RU2467283C2 - Measurement of wall thickness in glass container using fluorescence - Google Patents

Measurement of wall thickness in glass container using fluorescence Download PDF

Info

Publication number
RU2467283C2
RU2467283C2 RU2010132841/28A RU2010132841A RU2467283C2 RU 2467283 C2 RU2467283 C2 RU 2467283C2 RU 2010132841/28 A RU2010132841/28 A RU 2010132841/28A RU 2010132841 A RU2010132841 A RU 2010132841A RU 2467283 C2 RU2467283 C2 RU 2467283C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
glass container
side wall
fluorescent light
light beam
glass
Prior art date
Application number
RU2010132841/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010132841A (en
Inventor
Уилльям Дж. ФЕРНАС (US)
Уилльям Дж. ФЕРНАС
Сарат К. ТЕННЕКУН (US)
Сарат К. ТЕННЕКУН
Гари К. ВЕБЕР (US)
Гари К. ВЕБЕР
Original Assignee
Эмхарт Гласс С.А.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US12/535,828 external-priority patent/US7876437B1/en
Priority claimed from US12/535,850 external-priority patent/US8094293B2/en
Application filed by Эмхарт Гласс С.А. filed Critical Эмхарт Гласс С.А.
Publication of RU2010132841A publication Critical patent/RU2010132841A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2467283C2 publication Critical patent/RU2467283C2/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0616Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating
    • G01B11/0658Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating with measurement of emissivity or reradiation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: invention relates to measurement equipment. A device and method are disclosed for measurement of stresses in walls of glass containers and thickness of walls of glass containers, which use fluorescence for quick and accurate detection of thickness of stress layers and walls, as well as curve of stresses in glass containers. The invention contains a device of fluorescent light coupling for sending a part of this fluorescent light radiated in response to a light beam inside a side wall of a glass container outside from the side wall of the glass container. The invention may be used for fast and accurate measurement of thickness of stress layers and walls of glass containers on a circumferential surface of glass containers.
EFFECT: device and method are adapted for large-scale production of glass containers and are capable of measuring stresses with high speed in side walls of glass containers and thickness of side walls of glass containers.
25 cl, 15 dwg

Description

Сопутствующие заявки на патентRelated Patent Applications

Настоящая заявка связана с тремя другими одновременно поданными заявками на патент, а именно с заявкой на патент США № _________, под названием "Измерение напряжений в стеклянном контейнере с использованием флуоресценции", с заявкой на патент США № _________, под названием "Измерение напряжений в стекле с использованием флуоресценции" и с заявкой на патент США № _________, под названием "Измерение толщины стекла с использованием флуоресценции", все из которых переданы правопреемнику по настоящей заявке и все три заявки включены в настоящее описание путем отсылки.This application is associated with three other simultaneously filed patent applications, namely, US Patent Application No. _________, entitled "Measuring Stresses in a Glass Container Using Fluorescence", US Patent Application No. _________, titled "Measuring Stresses in Glass using fluorescence "and with US patent application No. _________, entitled" Measurement of glass thickness using fluorescence ", all of which are transferred to the assignee of this application and all three applications are included in this description pu topics of reference.

Предпосылки к созданию изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION

Область изобретенияField of Invention

Настоящее изобретение по существу относится к устройству и способу для измерения напряжений по толщине стекла, например в стенках стеклянных контейнеров, или в сегментах листового стекла и более конкретно к таким устройствам и способам, в которых используется флуоресценция для быстрого и точного определения толщины напряженных слоев и толщины стенок, а также кривой напряжений в стеклянных контейнерах или в сегментах листового стекла.The present invention essentially relates to a device and method for measuring stresses over the thickness of glass, for example in the walls of glass containers, or in sheet glass segments, and more particularly to such devices and methods that use fluorescence to quickly and accurately determine the thickness of the stressed layers and the thickness walls, as well as the stress curve in glass containers or in sheet glass segments.

Существуют две широкие категории стекла, которое применяется в стеклянных контейнерах, таких как бутылки, а именно "твердое" стекло и "мягкое" стекло. "Твердое" стекло, также именуемое боросиликатным стеклом, изготовлено из двуокиси кремния и оксида бора, требует для производства значительно более высоких температур, труднее поддается формованию и стоит дороже, чем мягкое стекло, хотя обладает прекрасными характеристиками термических напряжений. "Мягкое" стекло или натриево-кальциевое или натриево-кальциево-силикатное стекло производят из углекислого натрия, извести, двуокиси кремния, глинозема с добавлением небольших количеств осветлителя, и такое стекло может производиться при более низких температурах, является более легким для формования и более дешевым в производстве, хотя его характеристики термических напряжений не столь высоки как у твердого стекла. "Мягкое" стекло более распространено и широко используется для изготовления стеклянных контейнеров.There are two broad categories of glass that are used in glass containers, such as bottles, namely, hard glass and soft glass. “Hard” glass, also called borosilicate glass, made of silicon dioxide and boron oxide, requires significantly higher temperatures for production, is more difficult to mold and costs more than soft glass, although it has excellent thermal stress characteristics. Soft glass or soda-lime or soda-lime-silicate glass is made from sodium carbonate, lime, silicon dioxide, alumina with the addition of small amounts of brightener, and such glass can be produced at lower temperatures, is easier to mold and cheaper in production, although its thermal stress characteristics are not as high as that of hard glass. Soft glass is more common and widely used for the manufacture of glass containers.

Исходя из соображений себестоимости, в настоящее время стеклянные контейнеры изготавливают в первую очередь из натриево-кальциевого стекла, отливая расплавленное стекло в стеклянные контейнеры в формах для выдувания. После того как контейнер извлечен из формы и стекло остынет, в стекле возникают напряжения, поскольку внешняя поверхность стеклянных контейнеров охлаждается быстрее и твердеет, в то время как внутренняя поверхность и внутренние стенки остаются более горячими и сохраняют текучесть. После этого бутылки подвергают процессу отжига для снятия таких напряжений.Based on cost considerations, glass containers are currently made primarily from soda-lime glass by casting molten glass into glass containers in blow molds. After the container is removed from the mold and the glass cools down, stress arises in the glass, since the outer surface of the glass containers cools faster and hardens, while the inner surface and inner walls remain hotter and retain fluidity. After this, the bottles are subjected to an annealing process to relieve such stresses.

Правопреемник по настоящей заявке на патент разработал процесс термического упрочнения таких стеклянных контейнеров. Вместо отжига стеклянных контейнеров для снятия напряжений, и внешние и внутренние стенки стеклянных контейнеров быстро охлаждают для получения термически упрочненных контейнеров из натриево-кальциевого силикатного стекла, в которые преднамеренно введены профили напряжений по толщине стенки стеклянного контейнера. Эти напряжения являются сжимающими напряжениями и на внутренних, и на внешних стенках стеклянного контейнера и растягивающими напряжениями внутри стенок стеклянного контейнера.The assignee of this patent application has developed a process for hardening such glass containers. Instead of annealing the glass containers to relieve stresses, both the external and internal walls of the glass containers are quickly cooled to obtain thermally hardened containers of sodium-calcium silicate glass, into which stress profiles along the wall thickness of the glass container are deliberately inserted. These stresses are compressive stresses on both the internal and external walls of the glass container and tensile stresses within the walls of the glass container.

Термически упрочненные контейнеры из натриево-кальциевого стекла, имеющие упомянутые выше характеристики напряжений, являются существенно более прочными и долговечными и значительно меньше подвержены разрушению при воздействии на них механических нагрузок, при погрузочно-разгрузочных работах или при внезапном изменении температуры. Таким образом, улучшенные характеристики напряжений, достигаемые с помощью применения усовершенствованной технологии охлаждения, упомянутой выше, позволяют получить термически упрочненные стеклянные контейнеры, изготавливаемые из натриево-кальциевого силикатного стекла.Thermally hardened sodium-calcium glass containers having the stress characteristics mentioned above are significantly stronger and more durable and are much less susceptible to destruction when exposed to mechanical loads, during loading and unloading, or when the temperature changes suddenly. Thus, the improved stress characteristics achieved by using the advanced cooling technology mentioned above make it possible to obtain thermally toughened glass containers made of sodium-calcium silicate glass.

Хотя по такой усовершенствованной технологии производства стеклянных контейнеров, описанной выше, изготавливают термически упрочненные контейнеры из натриево-кальциевого силикатного стекла с прекрасными характеристиками напряжений, специалистам понятно, что необходимо проверять и подтверждать характеристики стеклянных контейнеров, изготовленных по такой технологии, включая характеристики напряжений стеклянных контейнеров. Для проверки характеристик напряжений в стенке термически упрочненного контейнера, изготовленного из натриево-кальциевого стекла, требуется способность высокоточного определения напряжения в толщине стенки каждого стеклянного контейнера. Несмотря на то, что хорошо известны различные оптические и механические способы обнаружения физических дефектов в стеклянных контейнерах, таких как небольшие трещины в стекле, посторонние включения, известные как "камень", пузыри в стекле и чрезмерно толстые стенки, контролировать характеристики напряжений в стенках стеклянных контейнеров значительно труднее.Although thermally hardened containers made of sodium-calcium silicate glass with excellent stress characteristics are made by such an improved glass container manufacturing technique described above, it will be appreciated by those skilled in the art that it is necessary to check and confirm the characteristics of glass containers made using this technology, including the voltage characteristics of glass containers. To check the stress characteristics in the wall of a thermally hardened container made of sodium-calcium glass, the ability to accurately determine the stress in the wall thickness of each glass container is required. Although various optical and mechanical methods for detecting physical defects in glass containers, such as small cracks in the glass, foreign particles known as “stone”, bubbles in the glass, and excessively thick walls, are well known, the stress characteristics in the walls of glass containers are well known. much harder.

Измерение характеристик напряжений стеклянных контейнеров изобретателями выполнялось с использованием погружного полярископа, который требует погружения стеклянного контейнера, подвергающегося проверке, в большой контейнер со средой с согласованным оптическим показателем. Такое устройство выпускается компанией GlasStress Ltd. и называется "Автоматический трансмиссионный полярископ АР-07". Источник света излучает параллельный поляризованный луч, проходящий сквозь большой контейнер так, что луч проходит по касательной сквозь боковую стенку стеклянного контейнера (проходя сквозь боковую стенку стеклянного контейнера), где луч пересекает поле осевого напряжения внутри боковой стенки стеклянного контейнера и меняет свои характеристики поляризации, проходя через разные слои напряжений в боковой стенке.The voltage characteristics of the glass containers were measured by the inventors using an immersion polariscope, which requires immersion of the glass container to be tested in a large container with a medium with a consistent optical indicator. Such a device is manufactured by GlasStress Ltd. and called "Automatic transmission polariscope AR-07." The light source emits a parallel polarized beam passing through a large container so that the beam passes tangentially through the side wall of the glass container (passing through the side wall of the glass container), where the beam crosses the axial stress field inside the side wall of the glass container and changes its polarization characteristics when passing through different stress layers in the side wall.

Для наблюдения интенсивности поляризованного компонента луча, проходящего сквозь боковую стенку стеклянного контейнера, используют камеру. Наблюдая интенсивность луча по мере вращения поляризации входящего луча и снимая множество изображений для каждой ориентации плоскости поляризации, можно определить наличие напряжения в боковой стенке стеклянного контейнера. К сожалению, такой способ с применением погружного полярископа требует погружения стеклянного контейнера в среду с согласованным оптическим показателем, что не позволяет применять этот способ при крупномасштабном производстве. Дополнительно измерения требуют относительно существенных затрат времени, что также делает этот способ непригодным для крупномасштабного производства.To observe the intensity of the polarized component of the beam passing through the side wall of the glass container, a camera is used. Observing the intensity of the beam as the polarization of the incoming beam rotates and taking many images for each orientation of the plane of polarization, you can determine the presence of voltage in the side wall of the glass container. Unfortunately, such a method using an immersion polariscope requires immersion of a glass container in a medium with a consistent optical index, which does not allow the use of this method in large-scale production. Additionally, measurements require a relatively significant investment of time, which also makes this method unsuitable for large-scale production.

Другое устройство, выпускаемое компанией GlasStress Ltd., полярископ с рассеянным светом Scattered Light Polariscope SCALP-03, выполняет измерения напряжений по толщине стекла архитектурных стеклянных панелей и стекол для автомобилей. Этому устройству требуется пять секунд на одно измерение, оно работает только на ограниченной поверхности стекла и по своей природе не пригодно для применения в условиях массового производства. Теория, на которой основана работа этого устройства, изложена в брошюре Johan Anton и Hillar Aben "A Compact Scattered Light Polariscope for Residual Stress Measurement in Glass Plates", представленной на выставке Glass Processing Days в Тампере, Финляндия, 15-18 июня 2003. В кратком изложении в этом устройстве используется рассеяние поляризованного луча света от лазера, когда он проходит сквозь стекло и луч вращается для вращения направления его поляризации для получения усиленного сигнала.Another device manufactured by GlasStress Ltd., the Scattered Light Polariscope SCALP-03, uses a thickness measurement of glass thickness for architectural glass panels and car windows. This device requires five seconds per measurement, it only works on a limited glass surface and is inherently unsuitable for use in mass production. The theory behind the operation of this device is outlined in Johan Anton and Hillar Aben's brochure, “A Compact Scattered Light Polariscope for Residual Stress Measurement in Glass Plates,” presented at Glass Processing Days in Tampere, Finland, June 15-18, 2003. In briefly, this device uses the scattering of a polarized light beam from a laser when it passes through glass and the beam rotates to rotate its polarization direction to produce an amplified signal.

Таким образом, имеется потребность в устройстве, способном измерять толщину боковых стенок стеклянных контейнеров, а также в соответствующем способе измерения толщины боковых стенок стеклянных контейнеров. Желательно также, чтобы такое устройство было адаптировано к крупномасштабному производству стеклянных контейнеров так, чтобы оно могло с высокой скоростью выполнять измерения толщины боковых стенок стеклянных контейнеров. Поэтому желательно, чтобы такое устройство не требовало погружения стеклянных контейнеров в процессе проверки и, следовательно, не усложняло манипулирование проверяемыми стеклянными контейнерами.Thus, there is a need for a device capable of measuring the thickness of the side walls of glass containers, as well as a suitable method for measuring the thickness of the side walls of glass containers. It is also desirable that such a device be adapted to the large-scale production of glass containers so that it can quickly measure the thickness of the side walls of the glass containers. Therefore, it is desirable that such a device does not require immersion of the glass containers during the inspection process and, therefore, does not complicate the handling of the inspected glass containers.

Кроме того, желательно, чтобы такое устройство могло с высокой точностью определять толщину боковых стенок стеклянных контейнеров. Было бы полезно, чтобы такое устройство также могло измерять толщину каждого из слоев напряжений в боковых стенках стеклянных контейнеров. При этом было бы желательно, чтобы такое устройство могло измерять напряжение в боковых стенках стеклянных контейнеров. Такое устройство предпочтительно далее должно иметь возможность быстро и точно измерять и напряжение в боковых стенках, и толщину боковых стенок стеклянных контейнеров по всей окружности стеклянных контейнеров.In addition, it is desirable that such a device can accurately determine the thickness of the side walls of glass containers. It would be useful if such a device could also measure the thickness of each of the stress layers in the side walls of glass containers. In this case, it would be desirable for such a device to measure the voltage in the side walls of glass containers. Such a device should preferably further be able to quickly and accurately measure both the voltage in the side walls and the thickness of the side walls of the glass containers around the entire circumference of the glass containers.

Такое усовершенствованное устройство для измерения толщины стенок в стеклянных контейнерах должно иметь конструкцию, которая является одновременно и надежной, и долговечной, и оно должно не требовать или почти не требовать обслуживания пользователем на протяжении всего срока службы. Для повышения рыночной привлекательности такой системы измерения толщины стенок стеклянных контейнеров она должна быть относительно недорогой, чтобы занять максимально большую долю рынка. Наконец, было бы полезно, чтобы все перечисленные преимущества и достоинства таких устройства и способа измерения толщины стекла были бы достигнуты без проявления каких-либо существенных относительных недостатков.Such an improved device for measuring the wall thickness in glass containers should have a design that is both reliable and durable, and it should not require or almost do not require maintenance by the user throughout the entire service life. To increase the market attractiveness of such a system for measuring the wall thickness of glass containers, it should be relatively inexpensive to occupy the largest market share. Finally, it would be useful if all of the listed advantages and advantages of such a device and a method for measuring glass thickness are achieved without any significant relative disadvantages.

Краткое описание изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Недостатки и ограничения предшествующего уровня техники, описанные выше, преодолеваются настоящим изобретением. В настоящем изобретении линейно поляризованный свет от лазера направляется в боковую стенку стеклянного контейнера под оптимальным углом относительно боковой стенки стеклянного контейнера для получения оптимального (с максимальной интенсивностью) сигнала флуоресценции внутри боковой стенки стеклянного контейнера. Это может быть достигнуто с помощью применения прямоугольной равнобедренной сопрягающей призмы (также именуемой призмой 45°-45°-90°) из оптического стекла и расположенной так, чтобы продольная ось ее гипотенузы (самой длинной стороны) была расположена тангенциально к боковой стенке стеклянного контейнера и используя жидкостное сопряжение между сопрягающей призмой и внешней стенкой стеклянного контейнера. Линейно поляризованный лазерный луч направляют в сопрягающую призму через одну из ее коротких граней.The disadvantages and limitations of the prior art described above are overcome by the present invention. In the present invention, linearly polarized laser light is directed into the side wall of the glass container at an optimum angle with respect to the side wall of the glass container to obtain an optimal (with maximum intensity) fluorescence signal inside the side wall of the glass container. This can be achieved by using a rectangular isosceles mating prism (also called a prism of 45 ° -45 ° -90 °) of optical glass and positioned so that the longitudinal axis of its hypotenuse (the longest side) is tangential to the side wall of the glass container and using fluid coupling between the mating prism and the outer wall of the glass container. A linearly polarized laser beam is directed into the mating prism through one of its short faces.

Таким образом, линейно поляризованный лазерный луч входит в боковую стенку стеклянного контейнера извне и, когда он входит в боковую стенку стеклянного контейнера и проходит сквозь нее, этот линейно поляризованный лазерный луч возбуждает электронные состояния некоторых из элементов и создает на своем пути флуоресцентное свечение. Это флуоресцентное свечение на пути [лазерного луча] в боковой стенке стеклянного контейнера позволяет обнаружить напряжения внутри боковой стенки стеклянного контейнера. Часть этого флуоресцентного света является линейно поляризованной в плоскости, перпендикулярной плоскости поляризации лазерного луча и пути распространения.Thus, a linearly polarized laser beam enters the side wall of the glass container from the outside and, when it enters and passes through the side wall of the glass container, this linearly polarized laser beam excites the electronic states of some of the elements and creates a fluorescent glow in its path. This fluorescent glow in the path [of the laser beam] in the side wall of the glass container makes it possible to detect stresses inside the side wall of the glass container. Part of this fluorescent light is linearly polarized in a plane perpendicular to the plane of polarization of the laser beam and the propagation path.

Когда такой линейно поляризованный свет распространяется сквозь поле напряжений в боковой стенке стеклянного контейнера, его характеристика поляризации изменяется с линейной на эллиптическую, на круговую, на эллиптическую, на линейную, и эта последовательность повторяется. (Следует отметить, что для типичных толщин стенок стеклянных контейнеров величина изменения поляризации никогда не пройдет весь путь до круговой поляризации. Поэтому в устройстве по настоящему изобретению нет необходимости обрабатывать закольцованное изменение уровня сигнала, которое происходило бы, если бы изменение действительно проходило через круговую поляризацию.) Флуоресцентный свет с линейной, круговой или эллиптической поляризацией выходит из внешней стенки стеклянного контейнера и движется через соединительную среду (флюид) в сопрягающую призму и выходит через другую из коротких граней этой призмы.When such linearly polarized light propagates through the stress field in the side wall of the glass container, its polarization characteristic changes from linear to elliptical, circular, elliptical, linear, and this sequence repeats. (It should be noted that for typical wall thicknesses of glass containers, the magnitude of the change in polarization will never go all the way to circular polarization. Therefore, in the device of the present invention there is no need to handle the ring-shaped change in signal level that would occur if the change really went through circular polarization. ) Fluorescent light with linear, circular or elliptical polarization comes out of the outer wall of the glass container and moves through the connecting medium (flui e) into the conjugating prism and exits through another of the short faces of this prism.

Выходящий флуоресцентный свет с линейной, круговой или эллиптической поляризацией, прошедший сквозь поле напряжений в стеклянной стенке, затем преобразуется в линейно поляризованные компоненты четвертьволновой пластиной. Четвертьволновую пластину вращают так, чтобы ось наибольшей скорости распространения света в четвертьволновой пластине была совмещена с плоскостью начальной поляризации (в результате флуоресценции) падающего света. Линейно поляризованные компоненты света затем пропускают через сегнетоэлектрический жидкий кристалл ("СЭЖК"), повернутый на 45° относительно четвертьволновой пластины, который поочередно возбуждается двумя разными напряжениями, что заставляет ФЖК поочередно пропускать каждый компонент флуоресцентного света.The outgoing fluorescent light with linear, circular or elliptical polarization, transmitted through the stress field in the glass wall, is then converted into linearly polarized components by a quarter-wave plate. The quarter-wave plate is rotated so that the axis of the highest speed of light propagation in the quarter-wave plate is aligned with the plane of initial polarization (as a result of fluorescence) of the incident light. The linearly polarized components of the light are then passed through a ferroelectric liquid crystal ("FEC"), rotated 45 ° relative to the quarter-wave plate, which is alternately excited by two different voltages, which causes the FFA to pass each component of the fluorescent light in turn.

Камера, снабженная полосовым фильтром, который блокирует лазерный свет и пропускает излучение с флуоресцентным диапазоном частот, поочередно создает изображения линейно поляризованного света, прошедшего через ФЖК под углом плюс и минус 45° к оси четвертьволновой пластины для создания чередующихся изображений для поляризации плюс и минус 45°, которые имеют два поворота поляризации и разнесены на 90°. Разница между чередующимися изображениями делится на сумму двух изображений для получения нормализованного разностного изображения, на котором имеется линия, изменение интенсивности которой представляет изменение поляризации под влиянием напряжений на флуоресцентный свет, излучаемый из каждой точки вдоль лазерного луча в боковой стенке стеклянного контейнера. (Следует отметить, что если напряжение отсутствует, изменений интенсивности в нормализованном изображении, отражающем разность против суммы, не будет).A camera equipped with a band-pass filter that blocks laser light and transmits radiation with a fluorescent frequency range, alternately creates images of linearly polarized light transmitted through the FJC at an angle of plus and minus 45 ° to the axis of the quarter-wave plate to create alternating images for polarization plus and minus 45 ° which have two polarization rotations and are 90 ° apart. The difference between the alternating images is divided by the sum of the two images to obtain a normalized difference image, on which there is a line whose change in intensity represents a change in polarization under the influence of stresses on the fluorescent light emitted from each point along the laser beam in the side wall of the glass container. (It should be noted that if there is no voltage, there will be no changes in intensity in the normalized image, which reflects the difference against the sum).

Построив график такой интенсивности вдоль этой линии, можно получить номинально повернутую S-образную кривую запаздывания, подбирая полином, который при дифференцировании даст параболу, которая представляет напряжение по толщине боковой стенки правильно термоупрочненного стеклянного контейнера в проверяемом положении. В системе измерения толщины стенок в стеклянном контейнере по настоящему изобретению после надлежащей калибровки длина линии света пропорциональна толщине боковой стенки стеклянного контейнера. Парабола напряжений показывает и тип, и величину напряжения в боковой стенке стеклянного контейнера, при этом на сжатие указывает отрицательная величина, а на растяжение указывает положительная величина параболы напряжений. Соответственно, используя систему и способ измерения напряжений в стеклянном контейнере по настоящему изобретению, можно определить и напряжение в боковой стенке стеклянного контейнера, и толщину стенки стеклянного контейнера.By constructing a graph of such intensity along this line, you can get a nominally rotated S-shaped delay curve, choosing a polynomial that, when differentiated, will give a parabola that represents the voltage across the thickness of the side wall of a properly heat-strengthened glass container in the tested position. In the wall thickness measuring system in the glass container of the present invention, after proper calibration, the length of the light line is proportional to the thickness of the side wall of the glass container. The stress parabola shows both the type and magnitude of the stress in the side wall of the glass container, while a negative value indicates compression, and a positive value indicates the tension parabola. Accordingly, using the system and method for measuring stresses in a glass container of the present invention, it is possible to determine both the voltage in the side wall of the glass container and the wall thickness of the glass container.

После калибровки система и способ измерения толщины стенки в стеклянном контейнере по настоящему изобретению могут быстро определить наличие напряжений и толщину боковой стенки стеклянного контейнера. В иллюстративном варианте контейнер между измерениями можно поворачивать приблизительно на двадцать градусов. Для данного варианта стеклянный контейнер поворачивается для проведения восемнадцати измерений в положениях, разнесенных на двадцать градусов, и, тем самым, проходит полную проверку толщины стенки и напряжений по окружности стеклянного контейнера. Стеклянные контейнеры, выходящие за допустимый диапазон толщины стенки и напряжений, могут отбраковываться и направляться на переработку.After calibration, the system and method for measuring wall thickness in the glass container of the present invention can quickly determine the presence of stresses and the thickness of the side wall of the glass container. In an illustrative embodiment, the container between measurements can be rotated approximately twenty degrees. For this option, the glass container is rotated to carry out eighteen measurements in positions spaced twenty degrees, and thereby undergoes a complete check of the wall thickness and stresses around the circumference of the glass container. Glass containers that go beyond the permissible range of wall thickness and stress can be rejected and sent for recycling.

Система и способ измерения толщины стенки в стеклянном контейнере по настоящему изобретению относительно просты для внедрения в процесс контроля на холодном конце. Можно подавать поток жидкой сопрягающей среды (флюида) небольшого объема для заполнения интерфейса между сопрягающей призмой и боковой стенкой стеклянного контейнера, при этом жидкая сопрягающая среда собирается в поддоне, расположенном под устройством для измерения напряжения в стеклянным контейнере. Применяемая жидкая сопрягающая среда должна иметь коэффициент преломления, близкий к коэффициенту преломления стекла, одной приемлемой сопрягающей средой может быть, например, вода. Поскольку требуемые измерения и повороты могут осуществляться очень быстро, вполне возможно применение системы и способа измерения напряжений в стеклянном контейнере по настоящему изобретению в условиях высокопроизводительной линии по производству и контролю стеклянных контейнеров.The system and method for measuring wall thickness in a glass container of the present invention is relatively simple to incorporate into a cold end inspection process. A small volume of liquid coupling medium (fluid) can be supplied to fill the interface between the coupling prism and the side wall of the glass container, while the liquid coupling medium is collected in a tray located under the voltage measuring device in the glass container. The liquid conjugation medium used must have a refractive index close to the refractive index of the glass, one suitable coupling medium may be, for example, water. Since the required measurements and turns can be carried out very quickly, it is quite possible to use the system and method for measuring stresses in a glass container of the present invention in a high-performance line for the production and control of glass containers.

Альтернативно свет можно подавать в стеклянный контейнер и выводить из него, используя в качестве сопрягающей среды воздух, заполняющий интерфейс между сопрягающей призмой и боковой стенкой стеклянного контейнера. Хотя воздух может обладать меньшей эффективностью сопряжения, чем оптимальная сопрягающая среда, специалистам понятно, что применение воздуха, а не жидкой сопрягающей среды, дает важные преимущества в области логистики высокоскоростного процесса контроля, поскольку нет необходимости в устройствах для подачи, улавливании и восстановлении сопрягающей жидкости, если в качестве сопрягающей среды применяется воздух. Это способствует ускорению измерений и поворота, поскольку нет необходимости смачивать контролируемые стеклянные контейнеры, что еще более облегчает встраивание системы и способа измерения толщины стенки в стеклянных контейнерах по настоящему изобретению в высокоскоростную линию по производству и контролю стеклянных контейнеров.Alternatively, light may be supplied to and removed from the glass container using air as a coupling medium filling the interface between the coupling prism and the side wall of the glass container. Although air may have lower coupling efficiency than an optimal coupling medium, it will be appreciated by those skilled in the art that using air rather than a liquid coupling medium provides important logistical advantages in the high-speed control process, since there is no need for devices for feeding, collecting and recovering the coupling fluid, if air is used as a coupling medium. This contributes to the acceleration of measurements and rotation, since there is no need to wet controlled glass containers, which further facilitates the integration of the system and method of measuring the wall thickness in glass containers of the present invention in a high-speed line for the production and control of glass containers.

Система и способ измерения толщины стенки в стеклянных контейнерах по настоящему изобретению также применимы для измерения распределения напряжений в подвергшемся термическому упрочнению листовом стекле или в изогнутых сегментах стекла, и способны быстро и точно измерять и напряжения, и толщину стенок плоского стекла или изогнутых сегментов стекла. Сопрягающая среда, используемая для подачи света в плоское или изогнутое стекло и для вывода света из него может быть жидкостью или воздухом. Если используется жидкость, она может наноситься тонким слоем на проверяемое плоское стекло (лист стекла) или альтернативно распыляться в легкий туман на поверхность плоского стекла или изогнутых сегментов стекла.The system and method for measuring wall thickness in glass containers of the present invention are also applicable for measuring the distribution of stresses in heat-strengthened sheet glass or in curved glass segments, and are capable of quickly and accurately measuring both the stresses and wall thickness of flat glass or curved glass segments. The coupling medium used to supply light to a flat or curved glass and to remove light from it may be liquid or air. If liquid is used, it can be applied in a thin layer to the inspected flat glass (sheet of glass) or alternatively sprayed in a light mist onto the surface of flat glass or curved glass segments.

Таким образом, можно видеть, что согласно настоящему изобретению предлагается система измерения толщины стенки в стеклянном контейнере и связанный с ней способ измерения напряжений в боковых стенках стеклянного контейнера или в листовом стекле или в изогнутых сегментах стекла. Система и способ измерения толщины стенки в стеклянном контейнере по настоящему изобретению применимы в крупномасштабном производстве стеклянных контейнеров или листового стекла или изогнутых сегментов стекла и, таким образом, способны выполнять высокоскоростные измерения напряжений в боковых стенках стеклянных контейнеров, или в листовом стекле, или в изогнутых сегментах стекла. Система и способ измерения толщины стенки в стеклянном контейнере по настоящему изобретению не требуют погружения стеклянных контейнеров или листового стекла или изогнутых сегментов стекла в жидкость в процессе контроля, тем самым не увеличивая затраты на манипулирование стеклянными контейнерами, листовым стеклом или изогнутыми сегментами стекла.Thus, it can be seen that according to the present invention, there is provided a system for measuring wall thickness in a glass container and an associated method for measuring stresses in the side walls of a glass container or in sheet glass or in curved glass segments. The system and method for measuring wall thickness in a glass container of the present invention are applicable to large-scale production of glass containers or sheet glass or curved glass segments and are thus capable of performing high-speed stress measurements in the side walls of glass containers or in sheet glass or curved segments. glass. The system and method for measuring wall thickness in a glass container of the present invention does not require immersion of glass containers or sheet glass or curved glass segments in a liquid during the inspection process, thereby not increasing the cost of handling glass containers, sheet glass or curved glass segments.

Система и способ измерения толщины стенки в стеклянном контейнере по настоящему изобретению позволяют с высокой точностью определить толщину боковых стенок стеклянного контейнера или толщину плоского стекла или изогнутых сегментов стекла. Система и способ измерения толщины стенки в стеклянном контейнере по настоящему изобретению также могут измерять толщину каждого из слоев напряжений в боковых стенках стеклянных контейнеров. Система и способ измерения толщины стенки по настоящему изобретению далее способны измерять напряжения в боковых стенках стеклянных контейнеров. Система и способ измерения толщины стенки в стеклянном контейнере по настоящему изобретению способны быстро и точно измерять и напряжения, и толщину в боковых стенках стеклянных контейнеров, по всей окружной поверхности стеклянных контейнеров.The system and method for measuring wall thickness in a glass container of the present invention allows to determine with high accuracy the thickness of the side walls of the glass container or the thickness of flat glass or curved glass segments. The system and method for measuring wall thickness in a glass container of the present invention can also measure the thickness of each of the stress layers in the side walls of glass containers. The wall thickness measuring system and method of the present invention is further capable of measuring stresses in the side walls of glass containers. The system and method for measuring wall thickness in a glass container of the present invention are capable of quickly and accurately measuring both the stress and thickness in the side walls of glass containers over the entire circumferential surface of the glass containers.

Система измерения толщины стенки в стеклянном контейнере по настоящему изобретению имеет конструкцию, являющуюся и надежной, и долговечной и не требует или почти не требует ремонта пользователем на протяжении всего срока службы. Система измерения толщины стенки в стеклянном контейнере по настоящему изобретению имеет относительно недорогую конструкцию для повышения ее рыночной привлекательности, что позволяет ей занять более широкий сегмент рынка. Наконец, система и способ измерения толщины стенки в стеклянном контейнере по настоящему изобретению обладают всеми вышеупомянутыми преимуществами и достигают все вышеупомянутые цели, и не имеют существенных относительных недостатков.The wall thickness measuring system in the glass container of the present invention has a structure that is both reliable and durable and requires little or no repair by the user throughout the entire service life. The wall thickness measuring system in the glass container of the present invention has a relatively inexpensive design to increase its market attractiveness, which allows it to occupy a wider market segment. Finally, the system and method for measuring wall thickness in a glass container of the present invention have all of the above advantages and achieve all of the above objectives, and do not have significant relative disadvantages.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Эти и другие преимущества настоящего изобретения будут более понятны из нижеследующего подробного описания со ссылками на приложенные чертежи, где:These and other advantages of the present invention will be more apparent from the following detailed description with reference to the attached drawings, where:

Фиг.1 - изометрический вид нижней половины стеклянного контейнера, схематически иллюстрирующий трехмерную систему координат в стеклянном контейнере для описания поля напряжений.Figure 1 is an isometric view of the lower half of the glass container, schematically illustrating a three-dimensional coordinate system in a glass container for describing the stress field.

Фиг.2 - результат анализа кривой интенсивности света, соотнесенной с запаздыванием на пути поляризованного света, при этом кривая интенсивности света расположена над параболой напряжений, при этом обе кривые построены по толщине боковой стенки стеклянного контейнера, имеющего оптимальную параболу напряжений.Figure 2 - the result of the analysis of the light intensity curve correlated with the delay in the path of polarized light, while the light intensity curve is located above the voltage parabola, both curves are plotted along the thickness of the side wall of the glass container having the optimal voltage parabola.

Фиг.3 - диаграмма, иллюстрирующая в чрезвычайно схематической форме систему измерения толщины стенки в стеклянном контейнере по настоящему изобретению.Figure 3 is a diagram illustrating in an extremely schematic form a system for measuring wall thickness in a glass container of the present invention.

Фиг.4 - вид в изометрии существенных компонентов системы измерения толщины стенки в стеклянном контейнере по настоящему изобретению, показанной на фиг.3, используемой для оценки стенки стеклянного контейнера с опциональной призмой, используемой для того, чтобы сделать устройство более компактным.FIG. 4 is an isometric view of the essential components of the wall thickness measuring system in the glass container of the present invention shown in FIG. 3, used to evaluate the wall of a glass container with an optional prism used to make the device more compact.

Фиг.5 - вид сверху устройства и стеклянного контейнера по фиг.4 и схематическое изображение устройства, используемого для вращения стеклянного контейнера.5 is a top view of the device and the glass container of FIG. 4 and a schematic illustration of the device used to rotate the glass container.

Фиг.6 - боковая проекция устройства и стеклянного контейнера по фиг.4 и 5, иллюстрирующая вход светового луча в горизонтальной плоскости в боковую стенку стеклянного контейнера.6 is a side view of the device and the glass container of FIGS. 4 and 5, illustrating the entry of a light beam in a horizontal plane into the side wall of the glass container.

Фиг.7 - вид в изометрии устройства и стеклянного контейнера по фиг.4-6, установленных на установочном устройстве, используемом для поддержки различных компонентов, примыкающих к роторному устройству для перемещения стеклянных контейнеров, также иллюстрирующий систему распределения сопрягающей среды, через которую свет вводится в стеклянный контейнер и выводится из него.Fig. 7 is an isometric view of the device and the glass container of Figs. 4-6 mounted on a mounting device used to support various components adjacent to the rotor device for moving glass containers, also illustrating a distribution system of the coupling medium through which light is introduced into glass container and out of it.

Фиг.8 - вид в изометрии устройства по фиг.7, иллюстрирующий механизм регулируемой опоры для этого устройства.Fig. 8 is an isometric view of the device of Fig. 7, illustrating an adjustable support mechanism for this device.

Фиг.9 - вид в изометрии устройства по фиг.8 с удаленными для ясности элементами кожуха, вместе с проверяемым контейнером.Fig. 9 is an isometric view of the device of Fig. 8 with casing elements removed for clarity, together with the container being inspected.

Фиг.10 - первое из чередующихся изображений, снятое камерой при первом из двух углов поворота плоскости поляризации.Figure 10 is the first of the alternating images captured by the camera at the first of two angles of rotation of the plane of polarization.

Фиг.11 - второе из чередующихся изображений, снятое камерой при втором угле поворота плоскости поляризации, ортогональном к первому углу поворота плоскости поляризации.11 - the second of the alternating images captured by the camera at the second angle of rotation of the plane of polarization, orthogonal to the first angle of rotation of the plane of polarization.

Фиг.12 - нормализованное разностное изображение, полученное вычитанием второго изображения, показанного на фиг.11 из первого изображения, показанного на фиг.10.Fig. 12 is a normalized difference image obtained by subtracting the second image shown in Fig. 11 from the first image shown in Fig. 10.

Фиг.13 - изображение на дисплее, иллюстрирующее линию интенсивности части нормализованного разностного изображения, показанного на фиг.12, построенную по длине стенки стеклянного контейнера, вместе с другой информацией, также отображаемой на дисплее.13 is a display image illustrating an intensity line of a part of the normalized differential image shown in FIG. 12 plotted along the wall length of a glass container, together with other information also displayed on the display.

Фиг.14 - диаграмма последовательности, иллюстрирующая способ, применяемый в иллюстративном варианте для измерения напряжения в стекле и толщины стенки; иFig. 14 is a sequence diagram illustrating a method used in the illustrative embodiment for measuring voltage in glass and wall thickness; and

Фиг.15 - вид в изометрии существенных компонентов системы измерения толщины стенки в стеклянном контейнере по настоящему изобретению по фиг.3, используемой для оценки толщины сегмента листового стекла с сопрягающей призмой, используемой для того, чтобы сделать устройство более компактным, и с сопрягающей средой, наносимой на поверхность сегмента листового стекла для подачи света в сегмент плоского стекла и вывода света из него.FIG. 15 is an isometric view of the essential components of the wall thickness measuring system in the glass container of the present invention of FIG. 3, used to estimate the thickness of a sheet glass segment with an interfacing prism, used to make the device more compact, and with an interfacing medium, applied to the surface of the sheet glass segment to supply light to the flat glass segment and to output light from it.

Подробное описание иллюстративных вариантовDetailed Description of Illustrative Options

Прежде, чем переходить к описанию иллюстративных вариантов системы и способа измерения толщины стенок стеклянного контейнера по настоящему изобретению, следует кратко описать некоторые принципы, лежащие в основе настоящего изобретения. Как показано на фиг.1, имеется система координат для трехмерного напряжения в стеклянном контейнере 30 (нижняя часть которого показана на фиг.1). Радиальное напряжение определено поперек стенки стеклянного контейнера 30 в первом из трех относительно ортогональных друг к другу направлений. Кольцевое напряжение определено по окружной поверхности стеклянного контейнера 30 во втором из трех относительных ортогональных друг к другу направлений. Осевое напряжение определено вдоль высоты стеклянного контейнера 30 в третьем из трех относительно ортогональных друг к другу направлений.Before proceeding to the description of illustrative embodiments of a system and method for measuring the wall thickness of a glass container of the present invention, some principles underlying the present invention should be briefly described. As shown in FIG. 1, there is a coordinate system for three-dimensional stress in a glass container 30 (the lower part of which is shown in FIG. 1). The radial stress is determined across the wall of the glass container 30 in the first of three directions relatively orthogonal to each other. Ring stress is determined by the circumferential surface of the glass container 30 in a second of three relative directions orthogonal to each other. The axial stress is determined along the height of the glass container 30 in the third of three relative to orthogonal to each other directions.

Термическое упрочнение стеклянного контейнера 30 заключается в быстром охлаждении внутренней и внешней поверхностей стеклянного контейнера 30, пока температура внутренней и внешней поверхностей стеклянного контейнера не опустится ниже температуры фазового перехода, "замораживая" тем самым структуру поверхности стеклянного контейнера 30, в то же время оставляя стекло, расположенное между поверхностями, в текучем состоянии, пока его температура не достигнет температуры фазового перехода, после чего стеклянному контейнеру 30 дают остыть до комнатной температуры. Этот процесс улучшает характеристики напряжений стеклянного контейнера 30, делая его существенно более прочным и надежным. Когда температура контейнера достигает комнатной, внутренняя и внешняя поверхности стеклянного контейнера 30 будут подвергаться сжатию, а внутренняя структура стенок стеклянного контейнера 30 будет подвергаться растяжению. При правильно проводимом процессе охлаждения величина кольцевого напряжения и осевого напряжения на поверхности стеклянного контейнера 30 (и, разумеется, в каждой точке по толщине стенок стеклянного контейнера 30) должны быть почти равны. Таким образом, напряжения вдоль толщины стенок стеклянного контейнера 30 должны меняться от сжатия на внешних стенках, до растяжения внутри стенок и до сжатия на внутренних стенках, при практически отсутствующем результирующем радиальном напряжении.Thermal hardening of the glass container 30 consists in quickly cooling the inner and outer surfaces of the glass container 30 until the temperature of the inner and outer surfaces of the glass container drops below the phase transition temperature, thereby “freezing” the surface structure of the glass container 30, while leaving the glass, located between the surfaces in a fluid state until its temperature reaches the phase transition temperature, after which the glass container 30 is allowed to cool for about room temperature. This process improves the stress characteristics of the glass container 30, making it substantially more durable and reliable. When the temperature of the container reaches room temperature, the inner and outer surfaces of the glass container 30 will be compressed and the internal structure of the walls of the glass container 30 will be stretched. With a properly conducted cooling process, the magnitude of the ring stress and axial stress on the surface of the glass container 30 (and, of course, at each point along the wall thickness of the glass container 30) should be almost equal. Thus, the stresses along the wall thickness of the glass container 30 should vary from compression on the outer walls, to tension inside the walls and to compression on the inner walls, with virtually no resulting radial stress.

Система и способ измерения толщины стенки стеклянного контейнера по настоящему изобретению используют флуоресцентный свет, создаваемый лучом лазера, проходящим сквозь стенку стеклянного контейнера от источника линейно поляризованного света для обнаружения напряжений в стенке стеклянного контейнера. Когда поляризованный свет проходит сквозь напряженное стекло, фаза света изменяется по мере того, как он проходит сквозь поле напряжений. Линейно поляризованный флуоресцентный свет, излучаемый вдоль всего пути лазерного луча внутри стенки стеклянного контейнера, приобретает эллиптическую поляризацию или круговую поляризацию при прохождении сквозь напряженную стенку стеклянного контейнера.The system and method for measuring the wall thickness of a glass container of the present invention uses fluorescent light generated by a laser beam passing through the wall of the glass container from a linearly polarized light source to detect stresses in the wall of the glass container. When polarized light passes through a strained glass, the phase of the light changes as it passes through the stress field. The linearly polarized fluorescent light emitted along the entire path of the laser beam inside the wall of the glass container acquires an elliptical polarization or circular polarization when passing through the strained wall of the glass container.

Система и способ измерения толщины стенки стеклянного контейнера по настоящему изобретению используют принцип оптики, согласно которому нормально прозрачные изотропные вещества становятся оптически анизотропными при возникновении в них внутренних напряжений. Это явление, известное как двойное лучепреломление при напряжении, существует как разность между коэффициентами преломления между двумя ортогонально поляризованными модами и меняется от точки к точке внутри стенки стеклянного контейнера с изменением напряжения в стенке стеклянного контейнера. Запаздывание - это разница в длине оптического пути между двумя ортогонально поляризованными модами, и настоящее изобретение определяет запаздывание по световому пути в стенке стеклянного контейнера по интенсивности излученного флуоресцентного света от всего пути лазерного луча внутри стенки стеклянного контейнера в двух ортогонально поляризованных модах.The system and method for measuring the wall thickness of a glass container of the present invention use the principle of optics, according to which normally transparent isotropic substances become optically anisotropic when internal stresses occur in them. This phenomenon, known as birefringence under stress, exists as the difference between the refractive indices between two orthogonally polarized modes and varies from point to point inside the wall of the glass container with a change in voltage in the wall of the glass container. Delay is the difference in the optical path length between two orthogonally polarized modes, and the present invention determines the delay in the light path in the glass container wall by the intensity of the emitted fluorescent light from the entire path of the laser beam inside the glass container wall in two orthogonally polarized modes.

Угол обзора и угол поляризации света, излучаемого при флуоресценции, выбирают так, чтобы максимизировать разность между двумя ортогональными поляризованными модами, оцениваемыми в рамках ограничений описываемого изобретения. Возвращаясь к фиг.1, при наблюдении под углом 45° к касательной к кольцу (окружной поверхности стеклянного контейнера 30), осевое напряжение действует полностью в вертикальном направлении, но этот угол означает, что горизонтальное направление будет частичной комбинацией окружного и радиального направлений. Из-за описанных выше эффектов преломления этот угол нельзя уменьшить, чтобы наблюдать по касательной, как в иммерсионном полярископе.The viewing angle and polarization angle of the light emitted during fluorescence are chosen so as to maximize the difference between the two orthogonal polarized modes, evaluated within the limitations of the described invention. Returning to FIG. 1, when observed at an angle of 45 ° to the tangent to the ring (circumferential surface of the glass container 30), the axial stress acts completely in the vertical direction, but this angle means that the horizontal direction will be a partial combination of circumferential and radial directions. Due to the refraction effects described above, this angle cannot be reduced to observe along the tangent, as in an immersion polariscope.

На фиг.2 показаны две кривые, из которых верхняя кривая является кривой запаздывания на пути от внешней стенки 32 до средней точки 34 стенки и до внутренней стенки 36 стеклянного контейнера с идеальным распределением напряжений внутри его стенки. Под кривой запаздывания показана парабола, величины которой являются производными от величин кривой запаздывания. Эта параболическая кривая является параболой напряжений и представляет собой расчетную кривую напряжений от внешней стенки 32 до внутренней стенки 36 стеклянного контейнера и имеет идеальное распределение напряжений по стенке, изменяющихся от сжатия на внешней стенке 32 до растяжения внутри стенки (включая среднюю точку 34 стенки), до сжатия на внутренней стенке 36. Стеклянные контейнеры, имеющие несоответствующие характеристики отбраковываются, и система и способ измерения толщины стенки в стеклянном контейнере по настоящему изобретению предназначены для оценки стеклянных контейнеров и определения параболы напряжений для выявления стеклянных контейнеров, имеющих несоответствующие характеристики напряжений, чтобы их можно было отбраковать.Figure 2 shows two curves, of which the upper curve is a delay curve on the way from the outer wall 32 to the midpoint 34 of the wall and to the inner wall 36 of the glass container with an ideal stress distribution inside its wall. Below the lag curve is shown a parabola, the values of which are derived from the values of the lag curve. This parabolic curve is a stress parabola and is a calculated stress curve from the outer wall 32 to the inner wall 36 of the glass container and has an ideal distribution of stresses on the wall, varying from compression on the outer wall 32 to stretching inside the wall (including the midpoint 34 of the wall), compression on the inner wall 36. Glass containers having inappropriate characteristics are rejected, and the system and method for measuring wall thickness in a glass container of the present invention designed to evaluate glass containers and determine the parabola of stresses to identify glass containers having inappropriate stress characteristics so that they can be rejected.

На фиг.3 в чрезвычайно схематической форме относительно стеклянного контейнера 30 показан иллюстративный вариант системы измерения толщины стенки в стеклянном контейнере по настоящему изобретению. (Специалистам понятно, что принципы работы, демонстрируемые в отношении работы этого примера, где используется стеклянный контейнер 30, показанный на фиг.3, в равной степени применимы и к листовому стеклу или изогнутому стеклу). Источник 40 лазерного излучения создает пучок 42 линейно поляризованного света, который подается во внешнюю стенку 32 стеклянного контейнера 30 под оптимальным углом (будет описан ниже). Источник 40 лазерного излучения любо установлен способом, допускающим его вращение для поворота плоскости поляризации линейно поляризованного светового пучка, либо альтернативно между источником 40 лазерного излучения и внешней стенкой 32 стеклянного контейнера 30 можно установить полуволновую пластину для поворота плоскости поляризации линейно поляризованного светового пучка 42 в требуемую ориентацию. Это направление поляризации плоскости будет в параллельной плоскости, ортогональной к оси флуоресцентного света, выходящего из боковой стенки стеклянного контейнера в направлении камеры 60 (CCD-камера) на основе ПЗС-матрицы.FIG. 3 shows in an extremely schematic form with respect to the glass container 30 an illustrative embodiment of the wall thickness measuring system in the glass container of the present invention. (Those skilled in the art will understand that the operating principles demonstrated with respect to the operation of this example, using the glass container 30 shown in FIG. 3, are equally applicable to flat glass or curved glass). The laser source 40 generates a beam of linearly polarized light 42, which is supplied to the outer wall 32 of the glass container 30 at an optimal angle (to be described below). The laser radiation source 40 is either installed in a manner that allows it to rotate to rotate the polarization plane of the linearly polarized light beam, or alternatively, a half-wave plate can be installed between the laser radiation source 40 and the outer wall 32 of the glass container 30 to rotate the plane of polarization of the linearly polarized light beam 42 to the desired orientation . This direction of polarization of the plane will be in a parallel plane orthogonal to the axis of the fluorescent light exiting from the side wall of the glass container in the direction of the camera 60 (CCD camera) based on a CCD matrix.

Линейно поляризованный световой пучок 42 преломляется и входит в боковую стенку контейнера 30, где он показан как преломленный световой пучок 46, который многократно меняет свои характеристики поляризации от линейно поляризованного до эллиптически поляризованного до поляризованного по кругу, до эллиптически поляризованного и, обратно, до линейно поляризованного, по мере того как он проходит через поле напряжений и генерирует флуоресцентный свет 48, который будет иметь зависящий от поляризации компонент в каждой точке вдоль светового пучка 42 в боковой стенке стеклянного контейнера 30. Поляризация флуоресцентного света 48, ортогонального лазерному лучу 46, будет в первую очередь линейной, но с фиксированным изменением интенсивности в зависимости от имеющегося напряжения при входе в стекло, плюс от некоторых других факторов, включая цвет стекла.The linearly polarized light beam 42 is refracted and enters the side wall of the container 30, where it is shown as a refracted light beam 46, which changes its polarization characteristics many times from linearly polarized to elliptically polarized to circularly polarized, to elliptically polarized and, vice versa, to linearly polarized as it passes through the stress field and generates fluorescent light 48, which will have a polarization-dependent component at each point along the light beam and 42 in the side wall of the glass container 30. The polarization of the fluorescent light 48, orthogonal to the laser beam 46, will be primarily linear, but with a fixed change in intensity depending on the voltage present at the entrance to the glass, plus some other factors, including the color of the glass.

На излученный линейно поляризованный флуоресцентный свет 48 от лазерного пучка 46 воздействуют напряжения, создавая запаздывание на пути выхода так, что флуоресцентный свет 48 представляет лишь один конкретный луч, исходящий из области, расположенной рядом с центром толщины стенки контейнера. Важно отметить, что световой пучок 46 будет генерировать флуоресцентный свет по всей своей длине, и линия флуоресцентного света, из которой флуоресцентный свет 48 представляет лишь один конкретный луч, выходит из стеклянного контейнера 30 через внешнюю стенку 32, где он образует линию света, которая должна быть преобразована в изображение, из которого световой пучок 50 представляет один луч.The linearly polarized fluorescent light 48 emitted from the laser beam 46 is exposed to stresses, creating a delay in the exit path so that the fluorescent light 48 represents only one specific beam emanating from a region adjacent to the center of the container wall thickness. It is important to note that the light beam 46 will generate fluorescent light along its entire length, and the line of fluorescent light, from which the fluorescent light 48 represents only one specific beam, leaves the glass container 30 through the outer wall 32, where it forms a line of light, which should be converted to an image from which the light beam 50 represents a single beam.

Четвертьволновая пластина 52, установленная под соответствующим углом, используется для преобразования эллиптически поляризованных компонентов светового пучка 50, что позволяет оценить, в какой степени линейно поляризованный флуоресцентный свет 48 стал поляризованным по кругу или эллиптически поляризованным. Ось четвертьволновой пластины 52 расположена под углом так, чтобы находиться на одной линии с линейно поляризованным светом, излучаемым флуоресценцией вдоль светового пучка 46. Устройство 54 поворота плоскости поляризации используется для модуляции состояния поляризации теперь линейно поляризованного светового пучка 50 на плюс/минус 45° относительно оси четвертьволновой пластины 52, которая сама находится под углом 45° относительно линейно поляризованного света, излучаемого флуоресценцией вдоль светового пучка 46. Устройство 54 поворота плоскости поляризации является элементом на сегнетоэлектрическом жидком кристалле ("СЭЖК"), возбуждаемым переменным положительным и отрицательным напряжением, поступающим от привода 56 устройства поворота плоскости поляризации.A quarter-wave plate 52, mounted at an appropriate angle, is used to convert the elliptically polarized components of the light beam 50, which allows one to evaluate to what extent the linearly polarized fluorescent light 48 has become circularly polarized or elliptically polarized. The axis of the quarter-wave plate 52 is at an angle so as to be in line with the linearly polarized light emitted by fluorescence along the light beam 46. The device for rotating the plane of polarization 54 is used to modulate the polarization state of the now linearly polarized light beam 50 by plus / minus 45 ° relative to the axis quarter-wave plate 52, which itself is at an angle of 45 ° relative to linearly polarized light emitted by fluorescence along the light beam 46. The device 54 of the rotation of the pl -plane of polarization is an element on a ferroelectric liquid crystal ( "SEZHK") excited by alternating positive and negative voltage supplied from the drive 56 rotation of the polarization plane of the device.

Модулированный таким образом линейно поляризованный световой пучок 50 затем проходит через фильтр длинных волн 58, который пропускает флуоресцентный свет (и предпочтительно не пропускает свет с частотой линейно поляризованного светового пучка 42), и флуоресцентная часть линейно поляризованного светового пучка 50 наблюдается камерой 60 на ПЗС-матрице. Альтернативно вместо фильтра 58 длинных волн можно использовать полосовой фильтр или узкополосный режекторный фильтр. При чередующемся положительном и отрицательном напряжении, создаваемом приводом 56 устройства 54 поворота плоскости поляризации, камера 60 на ПЗС-матрице создает чередующиеся изображения. Эти чередующиеся изображения собираются с камеры модулем 62 приема изображений и схематически обозначены как первое изображение 64, созданное, когда привод 56 устройства поворота плоскости поляризации подает на устройство 54 поворота плоскости поляризации положительное напряжение, и второе изображение 66, созданное, когда привод 56 устройства поворота плоскости поляризации подает на устройство 54 поворота плоскости поляризации отрицательное напряжение. (Специалистам понятно, что созданные чередующиеся изображения имеют разные состояния для анализа поляризации, и чередование может создаваться и другим устройством, например, используя два датчика с поляризующим светоделителем).The linearly polarized light beam 50 thus modulated then passes through a long wave filter 58 that transmits fluorescent light (and preferably does not transmit light with a frequency of the linearly polarized light beam 42), and the fluorescent portion of the linearly polarized light beam 50 is observed by a camera 60 on the CCD . Alternatively, a band-pass filter or a notch filter can be used instead of a long-wave filter 58. With alternating positive and negative voltage generated by the drive 56 of the device 54 for rotating the plane of polarization, the camera 60 on the CCD matrix creates alternating images. These alternating images are collected from the camera by the image receiving unit 62 and are schematically indicated as a first image 64 created when the polarization rotation device actuator 56 supplies positive voltage to the polarization rotation device 54 and a second image 66 created when the plane rotation device actuator 56 polarization feeds a negative voltage to the polarization plane rotation device 54. (Those skilled in the art understand that the created alternating images have different states for polarization analysis, and the alternation can be created by another device, for example, using two sensors with a polarizing beam splitter).

Эти два изображения 64 и 66 подвергаются обработке, при которой второе изображение 66 вычитают из первого изображения 64 и результат делят на сумму двух изображений 64 и 66, получая нормализованное разностное изображение 68. Подвергая нормализованное разностное изображение 68 в модуле 70 анализа изображений можно получить кривую запаздывания и параболу напряжений, сходные с показанными на фиг.2, а обрабатывая эти данные можно получить толщину каждого слоя напряжений в стенке стеклянного контейнера и толщину самой стенки. Этот анализ более подробно будет описан со ссылками на фиг.13.These two images 64 and 66 are processed in which the second image 66 is subtracted from the first image 64 and the result is divided by the sum of two images 64 and 66 to obtain a normalized difference image 68. By subjecting the normalized difference image 68 to the image analysis module 70, a delay curve can be obtained and a parabola of stresses similar to those shown in FIG. 2, and by processing these data it is possible to obtain the thickness of each stress layer in the wall of the glass container and the thickness of the wall itself. This analysis will be described in more detail with reference to Fig.13.

Следует отметить, что для определения толщины самой стенки и/или толщины каждого из слоев напряжений в стенке стеклянного контейнера нет необходимости использовать нормализованное разностное изображение 68. Вместо этого, обрабатывая данные любого из изображений 64 и 66, можно определить толщину самой стенки и толщину каждого из слоев напряжений в стенке стеклянного контейнера, не используя нормализованное разностное изображение 68. Далее, если измеряют только толщину стенки и толщину каждого из слоев напряжений, устройство, показанное на фиг.3, не потребует четвертьволновой пластины 52 или устройства 54 плоскости поляризации. При этом камера 60 с ПЗС-матрицей через фильтр 58 длинных волн снимает единственное изображение поляризованных компонентов светового пучка 50, излучаемого из стеклянного контейнера 30.It should be noted that to determine the thickness of the wall itself and / or the thickness of each of the stress layers in the wall of the glass container, it is not necessary to use the normalized difference image 68. Instead, by processing the data from any of the images 64 and 66, it is possible to determine the wall thickness and the thickness of each stress layers in the wall of the glass container without using the normalized differential image 68. Further, if only the wall thickness and the thickness of each of the stress layers are measured, the device shown in ig.3 not require the quarterwave plate 52 or device 54 of the polarization plane. In this case, the camera 60 with the CCD matrix through the long-wave filter 58 captures a single image of the polarized components of the light beam 50 emitted from the glass container 30.

На фиг.4-6, показан иллюстративный вариант системы, схема которой приведена на фиг.3, предназначенный для стеклянного контейнера 30, где для упрощения опущен элемент корпуса, который используется для сохранения относительного местоположения различных компонентов и их оптических осей соответственно зафиксированных в предпочтительных положениях (этот элемент корпуса, не показанный на фиг.4-6, показан на фиг.7 как компонент, обозначенный позицией 100), где возможно на фиг.4-6 использованы позиции, соответствующие позициям на фиг.3.FIGS. 4-6 show an illustrative embodiment of the system shown in FIG. 3 for a glass container 30, where, for simplicity, a housing element is omitted that is used to maintain the relative locations of the various components and their optical axes respectively locked in preferred positions (this housing element, not shown in FIGS. 4-6, is shown in FIG. 7 as a component indicated by 100), where possible, in FIGS. 4-6, the positions corresponding to the positions in FIG. 3 are used.

Следует отметить, что система и способ измерения толщины стенки в стеклянном контейнере по настоящему изобретению, показана на фиг.4-6, геометрически спроектирована для использования воды (которая имеет коэффициент преломления близкий к коэффициенту преломления стекла) в качестве сопрягающей среды для подачи света в стеклянный контейнер и вывода света из него, в то время как альтернативное использование воздуха в качестве сопрягающей среды потребует другой геометрии для оптимизации подачи света в стеклянный контейнер 30 и вывода света из него. Поэтому специалистам понятно, что оптимальные углы входа в стеклянный контейнер 30 и выхода из него будут разными для разных сопрягающих сред.It should be noted that the system and method for measuring wall thickness in a glass container of the present invention is shown in FIGS. 4-6, geometrically designed to use water (which has a refractive index close to that of glass) as a coupling medium for supplying light to the glass container and the output of light from it, while the alternative use of air as a coupling medium will require a different geometry to optimize the flow of light into the glass container 30 and the output of light and from him. Therefore, it will be understood by those skilled in the art that the optimal angles of entry into and exit from the glass container 30 will be different for different mating media.

Световой пучок, используемый для анализа, генерирует лазерный источник 40 света. В иллюстративном варианте лазерным источником 40 света может быть лазерный диод любого из разнообразных цветов, включая, например, зеленый, синий и красный. Конкретный цвет используемого лазерного света можно выбирать на основе характеристик проверяемого стеклянного контейнера. Например, считается, что красный лазер является наилучшим для желтых стеклянных контейнеров, поскольку желтое стекло поглощает зеленый и синий свет. Зеленый лазер считается наилучшим для контейнеров из бесцветного стекла, а синий лазер считается наилучшим для стеклянных контейнеров из синеватых стеклянных контейнеров. Иллюстративная наладка для использования при анализе прозрачных бесцветных стеклянных контейнеров может использовать зеленый лазер.The light beam used for analysis generates a laser light source 40. In an illustrative embodiment, the laser light source 40 may be a laser diode of any of a variety of colors, including, for example, green, blue, and red. The specific color of the laser light used can be selected based on the characteristics of the glass container to be tested. For example, it is believed that a red laser is best for yellow glass containers, since yellow glass absorbs green and blue light. A green laser is considered best for clear glass containers, and a blue laser is considered best for glass containers from bluish glass containers. Illustrative setup for use in analyzing clear, colorless glass containers may use a green laser.

Критерии выбора цвета лазера должны включать тот факт, что флуоресцентный свет имеет большую длину волны, чем свет, используемый для его создания. Соответственно, источник 40 лазерного света должен выбираться так, чтобы легко можно было наблюдать флуоресцентный свет, генерируемый в стенке стеклянного контейнера 30. Так, пучок красного лазера создает глубокий красный свет, пучок синего лазера создает цвет от зеленого до красного, а пучок зеленого лазера создает цвет от желтого до глубокого красного. Длину волны возбуждения можно также выбирать по величине почти линейной поляризации в излучаемом флуоресцентном свете.Criteria for choosing a laser color should include the fact that the fluorescent light has a longer wavelength than the light used to create it. Accordingly, the laser light source 40 should be selected so that it is easy to observe the fluorescent light generated in the wall of the glass container 30. Thus, the red laser beam produces deep red light, the blue laser beam creates green to red color, and the green laser beam creates color from yellow to deep red. The excitation wavelength can also be selected by the magnitude of the almost linear polarization in the emitted fluorescent light.

Лазерный источник 40 света генерирует пучок 42 линейно поляризованного света с соответственно выбранной длиной волны, который подается в боковую стенку стеклянного контейнера 30. Направление поляризации пучка 42 линейно поляризованного света ориентировано так, чтобы создавать оптимальную (наибольшей возможной величины) интенсивность флуоресцентного сигнала светового пучка 50, выходящего из боковой стенки стеклянного контейнера. Направление поляризации будет лежать в плоскости, параллельной плоскости, ортогональной к оси флуоресцентного света, выходящего из боковой стенки стеклянного контейнера 30. Хотя в иллюстративном варианте линиями воображаемого контура показана полуволновая пластина 44, используемая для вращения поляризации линейно поляризованного светового пучка 42 в нужную ориентацию, можно установить лазерный источник 40 света так, чтобы его можно было вращать для вращения плоскости поляризации пучка 42 линейно поляризованного света в нужную ориентацию.The laser light source 40 generates a beam of linearly polarized light 42 with a correspondingly selected wavelength, which is supplied to the side wall of the glass container 30. The direction of polarization of the beam of linearly polarized light 42 is oriented so as to create the optimal (largest possible value) intensity of the fluorescent signal of the light beam 50, emerging from the side wall of a glass container. The direction of polarization will lie in a plane parallel to the plane orthogonal to the axis of the fluorescent light emerging from the side wall of the glass container 30. Although the half-wave plate 44 used to rotate the polarization of the linearly polarized light beam 42 to the desired orientation is shown in the illustrative embodiment, the lines can be set the laser light source 40 so that it can be rotated to rotate the plane of polarization of the beam of linearly polarized light 42 in the desired orientation .

В иллюстративном варианте, показанном на фиг.4-6, пучок 42 линейно поляризованного света направляется в стеклянный контейнера 30 с помощью прямоугольной равнобедренной сопрягающей призмы 80, которая ориентирована так, что ее гипотенуза расположена тангенциально (при этом ее треугольные поверхности лежат в горизонтальных плоскостях) к боковой стенке стеклянного контейнера. Как упоминалось выше, вариант, показанный на фиг.4-6, геометрически спроектирован для использования воды в качестве сопрягающей среды между сопрягающей призмой 80 и внешней стенкой стеклянного контейнера 30. Лазерный источник 40 света установлен так, что пучок 42 линейно поляризованного света входит в одну из коротких граней сопрягающей призмы 80 под направленным вниз углом около 45° от горизонтальной плоскости (которая ортогональна к оси стеклянного контейнера 30).In the illustrative embodiment shown in FIGS. 4-6, a linearly polarized light beam 42 is directed into a glass container 30 using a rectangular isosceles mating prism 80, which is oriented so that its hypotenuse is located tangentially (while its triangular surfaces lie in horizontal planes) to the side wall of the glass container. As mentioned above, the embodiment shown in FIGS. 4-6 is geometrically designed to use water as the coupling medium between the coupling prism 80 and the outer wall of the glass container 30. The laser light source 40 is mounted so that the beam of linearly polarized light 42 enters one of the short faces of the mating prism 80 at a downward angle of about 45 ° from the horizontal plane (which is orthogonal to the axis of the glass container 30).

Для описываемого варианта с водяным сопряжением это приведет к такой ориентации пучка 42 линейно поляризованного света, что он воздет в боковую стенку контейнера 30 под углом около 45° от нормали к поверхности стеклянного контейнера 30 в точке входа, если смотреть непосредственно сверху (этот угол лежит в горизонтальной плоскости ортогональной к оси стеклянного контейнера 30), и под углом 45° от горизонтальной плоскости, ортогональной к оси стеклянного контейнера 30. Этот приблизительный угол входа выбран для максимизации линейной поляризации и сигнала.For the described embodiment with water conjugation, this will result in such an orientation of the linearly polarized light beam 42 that it will project into the side wall of the container 30 at an angle of about 45 ° from the normal to the surface of the glass container 30 at the entry point, if you look directly from above (this angle lies in horizontal plane orthogonal to the axis of the glass container 30), and at an angle of 45 ° from the horizontal plane orthogonal to the axis of the glass container 30. This approximate entry angle is selected to maximize linear polarization and signal.

Это приводит к образованию сложного угла к поверхности стеклянного контейнера, величиной 30 и 60° к нормали к поверхности. Поскольку коэффициент преломления воды равен 1,333, а соответствующий коэффициент преломления материала стеклянного контейнера 30 равен 1,51, результирующий угол в стенке стеклянного контейнер 30 будет равен около 40,51° от нормали. Из-за кривизны стеклянного контейнера 30, относительного позиционирования стеклянного контейнера 30 и неоднородности стеклянных контейнеров из-за производственных допусков этот угол будет немного меняться.This leads to the formation of a complex angle to the surface of the glass container, 30 and 60 ° to the normal to the surface. Since the refractive index of water is 1.333, and the corresponding refractive index of the material of the glass container 30 is 1.51, the resulting angle in the wall of the glass container 30 will be about 40.51 ° from the normal. Due to the curvature of the glass container 30, the relative positioning of the glass container 30, and the heterogeneity of the glass containers due to manufacturing tolerances, this angle will vary slightly.

Таким образом, световой пучок 46 ориентирован внутрь боковой стенки стеклянного контейнера 30 для создания оптимальных уровней сигнала. В этой конфигурации осевое напряжение полностью влияет на вертикальный компонент 45-градусной поляризации, и лишь часть кольцевого напряжения в комбинации с почти нулевым радиальным напряжением влияют на горизонтальный компонент 45-градусной поляризации. Под другими углами ориентации флуоресцентного света 48, возникающего в результате флуоресценции, создаваемой световым пучком 46, влияние осевого и кольцевого напряжений будет меняться в соответствии с компонентом поля напряжения, которое пересекает пучок 42 поляризованного света.Thus, the light beam 46 is oriented inside the side wall of the glass container 30 to create optimal signal levels. In this configuration, the axial stress fully affects the vertical component of the 45-degree polarization, and only part of the ring stress in combination with almost zero radial stress affects the horizontal component of the 45-degree polarization. At different orientation angles of the fluorescent light 48 resulting from the fluorescence generated by the light beam 46, the effect of the axial and ring stresses will change in accordance with the component of the voltage field that intersects the polarized light beam 42.

Такое геометрическое соотношение выбрано для варианта с водяным сопряжением для того, чтобы собрать флуоресцентный свет пучка 46 в фокальной плоскости ПЗС камеры 60 и прямоугольное (ортогональное) соотношение между выходящим пучком 42 линейно поляризованного света и углом наблюдения максимизирует линейную поляризацию и сигнал, а также поскольку применение меньших углов уменьшает сигнал.This geometrical ratio was chosen for the water-conjugate version in order to collect the fluorescent light of the beam 46 in the focal plane of the CCD of the camera 60 and the rectangular (orthogonal) relationship between the outgoing beam of linearly polarized light 42 and the viewing angle maximizes linear polarization and signal, and since smaller angles reduces the signal.

Положение, в котором наблюдают флуоресцентный свет, генерируемый световым пучком 42 внутри боковой стенки стеклянного контейнера 30, является ортогональным к другой из коротких сторон сопрягающей призмы 80, и световой пучок 50 в горизонтальной плоскости ориентирован под углом около 45° от нормали к поверхности стеклянного контейнера 30. Световой пучок 50, таким образом, является результатом флуоресценции, компонент линейной поляризации которой ориентирован под углом 45° от горизонтали и подвергается воздействию поля напряжений на пути от источника флуоресценции вдоль светового пучка 46 до его выхода из стеклянного контейнера 30.The position in which the fluorescent light generated by the light beam 42 inside the side wall of the glass container 30 is observed is orthogonal to the other of the short sides of the mating prism 80, and the light beam 50 in a horizontal plane is oriented at an angle of about 45 ° from the normal to the surface of the glass container 30 The light beam 50 is thus the result of fluorescence, the linear polarization component of which is oriented at an angle of 45 ° from the horizontal and is exposed to a stress field in the path from the source chnika fluorescence along the light beam 46 to its exit from the glass container 30.

Световой пучок 50 затем проходит сквозь четвертьволновую пластину 52 и устройство 54 поворота плоскости поляризации. Для удобства монтажа различных компонентов устройства измерения напряжений в стеклянном контейнере по настоящему изобретению в компактной конфигурации, используется отклоняющая призма 82 для отклонения светового пучка 50 на 90°. Отклоняющая призма 82 также является прямоугольной равнобедренной призмой.The light beam 50 then passes through the quarter-wave plate 52 and the polarization plane rotation device 54. For ease of installation of the various components of the voltage measuring device in the glass container of the present invention in a compact configuration, a deflecting prism 82 is used to deflect the light beam 50 by 90 °. The deflecting prism 82 is also a rectangular isosceles prism.

Пройдя через четвертьволновую пластину 52 и устройство 54 поворота плоскости поляризации, световой пучок 50 отклоняется в отклоняющей призме 82 и проходит через длинноволновой фильтр 58, установленный на объективе 84 ПЗС-камеры 60. Ось четвертьволновой пластины 52 будет ориентирована под углом, совпадающим с линейно поляризованным светом от флуоресценции внутри стеклянного контейнера 30, игнорируя наличие отклоняющей призмы 82 и предполагая, что четвертьволновая пластина 52 установлена параллельно второй из коротких сторон сопрягающей призмы 80.After passing through the quarter-wave plate 52 and the device for rotating the plane of polarization 54, the light beam 50 is deflected in the deflecting prism 82 and passes through the long-wave filter 58 mounted on the lens 84 of the CCD camera 60. The axis of the quarter-wave plate 52 will be oriented at an angle coinciding with linearly polarized light from fluorescence inside the glass container 30, ignoring the presence of the deflecting prism 82 and assuming that the quarter-wave plate 52 is installed parallel to the second of the short sides of the mating prism 80 .

Четвертьволновая пластина 52 может выбираться путем построения флуориметрического графика интенсивности, изменяющейся с длиной волны, и используя длину волны точки наивысшей интенсивности на графике для выбора подходящей четвертьволновой пластины 52. Например, если точкой наивысшей интенсивности является 700 нм, то выбирается 175 нм четвертьволновая пластина 52. Подобным способом может подбираться и подходящее устройство 54 поворота плоскости поляризации.The quarter-wave plate 52 can be selected by plotting a fluorimetric intensity graph that varies with the wavelength, and using the wavelength of the highest intensity point on the graph to select a suitable quarter-wave plate 52. For example, if the highest intensity point is 700 nm, then 175 nm quarter-wave plate 52 is selected. In a similar way, a suitable polarization plane rotation device 54 can be selected.

Объектив 84 может иметь достаточно большую апертуру, чтобы пропускать больше света на ПЗС-матрицу камеры 60, поскольку для наблюдения лазерного пучка 42, проходящего сквозь боковую стенку стеклянного контейнера 30 в плоскости, наклоненной вниз под углом 45°, не требуется буквально никакой глубины резко изображаемого пространства. Флуоресцентный свет, который образует световой пучок 50, проходит ортогонально из этой фокальной плоскости и, следовательно, может быть снят камерой 60. Таким образом, линия наблюдения, снимаемая камерой 60, проходит под углом 45° к плоскости, тангенциальной к боковой стенке стеклянного контейнера 30 и в горизонтальной плоскости.The lens 84 may have a sufficiently large aperture to transmit more light to the CCD of the camera 60, since literally no depth of sharpness is required to observe the laser beam 42 passing through the side wall of the glass container 30 in a plane inclined downward at an angle of 45 ° space. The fluorescent light that forms the light beam 50 passes orthogonally from this focal plane and, therefore, can be captured by the camera 60. Thus, the observation line captured by the camera 60 passes at an angle of 45 ° to the plane tangential to the side wall of the glass container 30 and in the horizontal plane.

Кроме того, на фиг.5 и 6 линиями воображаемого контура показано устройство для вращения стеклянного контейнера 30 для того, чтобы устройство по настоящему изобретению могло измерять напряжения в боковой стенке стеклянного контейнера, а также ее толщину, во множестве угловых положений по мере вращения стеклянного контейнера 30. Одна сторона стеклянного контейнера 30 поддерживается для вращения у его дна парой роликов 86 и 88, а у его вершины - парой роликов 90 и 92. Для вращения стеклянного контейнера 30 применяется приводной ролик 94, установленный на фиксированном основании 96. В иллюстративном варианте напряжения и толщину боковой стенки стеклянного контейнера 30 оценивают с угловыми интервалами, равными приблизительно 20°, что, как было обнаружено, является достаточной дискретизацией для полной оценки напряжений и толщины боковой стенки стеклянного контейнера 30.In addition, in FIGS. 5 and 6, lines of an imaginary contour show a device for rotating the glass container 30 so that the device of the present invention can measure the stresses in the side wall of the glass container, as well as its thickness, in a variety of angular positions as the glass container rotates 30. One side of the glass container 30 is supported to rotate a pair of rollers 86 and 88 at its bottom, and a pair of rollers 90 and 92 at its apex. A drive roller 94 mounted on it is used to rotate the glass container 30 a fixed base 96. In the exemplary embodiment, the voltage and the thickness of the side wall of the glass container 30 is evaluated with angular intervals of approximately 20 °, which was found to be sufficient for complete evaluation of sampled voltages and the thickness of the side wall of the glass container 30.

Прежде чем продолжать описание варианта с водяным сопряжением, сначала можно описать геометрию варианта с воздушным сопряжением. В настоящее время считается, что при оптимальной геометрии для варианта с воздушным сопряжением пучок 42 линейно поляризованного света должен быть ориентирован так, чтобы входить в боковую стенку стеклянного контейнера 30 под углом около 60° от нормали к поверхности стеклянного контейнера 30 в точке входа, если смотреть непосредственно сверху (этот угол лежит в горизонтальной плоскости, ортогональной к оси стеклянного контейнера 30), и под углом 45° от горизонтальной плоскости, ортогональной к оси стеклянного контейнера 30. Этот приблизительный угол выбран для варианта с воздушным сопряжением для максимизации линейной поляризации и сигнала.Before continuing with the description of the water-conjugated embodiment, the geometry of the air-conjugated variant may be described first. Currently, it is believed that with the optimal geometry for the variant with air pairing, the beam 42 of linearly polarized light should be oriented so as to enter the side wall of the glass container 30 at an angle of about 60 ° from the normal to the surface of the glass container 30 at the entry point, if you look directly above (this angle lies in a horizontal plane orthogonal to the axis of the glass container 30), and at an angle of 45 ° from a horizontal plane orthogonal to the axis of the glass container 30. This is approximately th angle is selected for the version with air conjugation to maximize the linear polarization and signal.

Это приводит к образованию угла в нескольких плоскостях к поверхности стеклянного контейнера величиной 69,29° от нормали к поверхности. Поскольку коэффициент преломления воздуха равен 1,0, а соответствующий коэффициент материала стеклянного контейнера 30 равен 1,51, полученный угол в стенке стеклянного контейнера будет равен около 38,278° от нормали. Из-за кривизны стеклянного контейнера 30, относительного позиционирования стеклянного контейнера 30 и неоднородности стеклянных контейнеров из-за производственных допусков этот угол будет немного меняться.This leads to the formation of an angle in several planes to the surface of the glass container of 69.29 ° from the normal to the surface. Since the refractive index of air is 1.0, and the corresponding coefficient of material of the glass container 30 is 1.51, the resulting angle in the wall of the glass container will be about 38.278 ° from normal. Due to the curvature of the glass container 30, the relative positioning of the glass container 30, and the heterogeneity of the glass containers due to manufacturing tolerances, this angle will vary slightly.

В положении, в котором флуоресцентный свет, генерируемый световым пучком 42 внутри боковой стенки стеклянного контейнера 30, выходит через воздушную сопрягающую среду из стеклянного контейнера 30, световой пучок 50 имеет ориентацию в горизонтальной плоскости под углом около 60° от нормали к поверхности стеклянного контейнера 30. Эти приблизительные углы входа в стеклянный контейнер и выхода из него выбраны для максимизации принимаемого сигнала (светового пучка 50, излучаемого стеклянным контейнером 30).In the position in which the fluorescent light generated by the light beam 42 inside the side wall of the glass container 30 exits through the air mating medium from the glass container 30, the light beam 50 has a horizontal orientation at an angle of about 60 ° from the normal to the surface of the glass container 30. These approximate angles of entry into and exit from the glass container are selected to maximize the received signal (light beam 50 emitted from the glass container 30).

По существу и для широкого ассортимента потенциальных сопрягаемых сред, предпочтительной ориентацией системы измерения напряжений в стеклянном контейнере будут углы между около 40° и около 70° от нормали к поверхности стеклянного контейнера в точке входа, если смотреть непосредственно сверху, и угол 45° от горизонтальной плоскости ортогональной к оси стеклянного контейнера 30.Essentially for a wide range of potential mating media, the preferred orientation of the stress measurement system in the glass container will be angles between about 40 ° and about 70 ° from the normal to the surface of the glass container at the entry point, when viewed directly from above, and an angle of 45 ° from the horizontal plane orthogonal to the axis of the glass container 30.

На фиг.7 приведена иллюстрация устройства по фиг.4-6, в производственной среде, с использованием воды в качестве сопрягающей среды. Лазерный источник 40 света и ПЗС-камера показаны установленными на корпусе 100 головки машины. Сопрягающая призма 80, отклоняющая призма 82, четвертьволновая пластина 52 и устройство 54 поворота плоскости поляризации установлены внутри корпуса 100 головки машины в ориентации, показанной на фиг.4-6. Корпус 100 головки машины установлен на опорном рычаге, в целом обозначенном позицией 102, который, в свою очередь, установлен на опорной колонне 104.Fig. 7 is an illustration of the device of Figs. 4-6, in a production environment, using water as a coupling medium. A laser light source 40 and a CCD camera are shown mounted on the machine head body 100. An interfacing prism 80, a deflecting prism 82, a quarter-wave plate 52, and a polarization plane rotation device 54 are mounted inside the machine head housing 100 in the orientation shown in FIGS. The machine head housing 100 is mounted on a support arm, generally indicated at 102, which, in turn, is mounted on a support column 104.

Как было указано выше, сопряжение средой (флюидом) применяется для пропускания света между сопрягающей призмой и боковой стенкой стеклянного контейнера 30. В этом иллюстративном варианте в качестве сопрягающей среды используется вода, поскольку она имеет коэффициент преломления, близкий к коэффициенту преломления стекла. Вода подается в точку, расположено чуть выше интерфейса между сопрягающей призмой 80 и боковой стенкой стеклянного контейнера 30, соплом 106. Вода в сопло 106 поступает от источника 108 сопрягающей среды (флюида), например насоса, через клапан 110.As indicated above, coupling with a medium (fluid) is used to transmit light between the coupling prism and the side wall of the glass container 30. In this illustrative embodiment, water is used as the coupling medium since it has a refractive index close to that of glass. Water is supplied to a point located just above the interface between the mating prism 80 and the side wall of the glass container 30, the nozzle 106. Water in the nozzle 106 is supplied from the source 108 of the mating medium (fluid), such as a pump, through the valve 110.

Воду собирают из-под корпуса 100 головки машины снизу от интерфейса между сопрягающей призмой 80 и боковой стенкой стеклянного контейнера вакуумной трубкой 112. К трубке 112 подсоединен источник 114 разрежения для сбора воды и возврата ее в источник 108 сопрягающей среды для повторного использования. При необходимости между источником 114 разрежения и источником 108 сопрягающей среды можно установить фильтр для очистки воды от загрязнений перед ее подачей в источник 108 сопрягающей среды.Water is collected from under the machine head body 100 from below the interface between the mating prism 80 and the side wall of the glass container by the vacuum tube 112. A vacuum source 114 is connected to the tube 112 to collect water and return it to the mating medium source 108 for reuse. If necessary, between the source of rarefaction 114 and the source 108 of the coupling medium, you can install a filter to purify water from contaminants before it is supplied to the source 108 of the coupling medium.

На фиг.8 и 9 устройство по настоящему изобретению показано установленным снизу опорного рычага 102. Как конкретно показано на фиг.9, опорный рычаг 102 может иметь конструкцию, состоящую из двух деталей, что дает еще одну степень свободы. Дистальная часть 116 опорного рычага 102 шарнирно установлена на проксимальной части 118 опорного рычага 102. Эта возможность регулировки вместе с возможностью регулировки высоты опорного рычага 102 на опорной колонне 104 позволяет регулировать устройство по настоящему изобретению для использования в производственной линии буквально любой конфигурации.In Figs. 8 and 9, the device of the present invention is shown mounted on the bottom of the support arm 102. As specifically shown in Fig. 9, the support arm 102 may have a two-piece structure, which provides another degree of freedom. The distal portion 116 of the support arm 102 is pivotally mounted on the proximal part 118 of the support arm 102. This adjustment, together with the ability to adjust the height of the support arm 102 on the support column 104, allows the device of the present invention to be adjusted for use in virtually any configuration in the production line.

Как указано выше, со ссылками на фиг.3, ПЗС камера 60 снимает два чередующихся изображения 64 и 66. Примеры таких изображений 64 и 66 показаны соответственно на фиг.10 и 11. Первое изображение 64, приведенное на фиг.10, получено, когда привод 56 устройства поворота подает положительное напряжение на устройство 54 поворота плоскости поляризации, а второе изображение 66, показанное на фиг.11, получено, когда привод 56 устройства поворота подает отрицательное напряжение на устройство 54 поворота плоскости поляризации.As indicated above, with reference to FIG. 3, the CCD camera 60 captures two alternating images 64 and 66. Examples of such images 64 and 66 are shown in FIGS. 10 and 11, respectively. The first image 64 in FIG. 10 is obtained when the rotation device drive 56 supplies positive voltage to the polarization plane rotation device 54, and the second image 66 shown in FIG. 11 is obtained when the rotation device drive 56 supplies negative voltage to the polarization plane rotation device 54.

На первом изображении 64 можно видеть изображение, которое напоминает лежащий крест, при этом поперечина креста повернута против часовой стрелки от ортогонального положения. Нижняя часть 120 стойки креста проходит слева направо, а верхняя часть 122 стойки креста проходит дальше направо от нижней части стойки креста. Первая сторона 124 поперечины креста отходит от пересечения нижней части 120 стойки креста с верхней частью 122 вверх и налево, а вторая сторона 126 поперечины креста отходит от пересечения нижней части 120 стойки креста с верхней частью 122 вниз и направо. На пересечении стойки креста и поперечины креста находится точка 128 пересечения креста.In the first image 64, you can see an image that resembles a lying cross, while the cross cross is turned counterclockwise from the orthogonal position. The bottom of the cross strut 120 extends from left to right, and the top of the cross strut 122 extends farther to the right of the bottom of the cross strut. The first side 124 of the cross crosspiece departs from the intersection of the lower part 120 of the cross strut with the upper part 122 up and to the left, and the second side 126 of the cross crosspiece departs from the intersection of the lower part 120 of the cross strut with the upper part 122 down and to the right. At the intersection of the cross strut and cross cross is the point 128 of the intersection of the cross.

Горизонтальная нижняя часть 120 стойки креста является флуоресцентным участком модулированного линейно поляризованного светового пучка 50, который показывает флуоресценцию, от светового пучка 46 (показанного на фиг.3) внутри боковой стенки стеклянного контейнера 30, которая заканчивается ярким пятном в точке 128 пересечения креста, представляющей внутреннюю стенку контейнера 30. Первая сторона 124 поперечины креста - это отражение светового пучка 42 от внутренней стенки стеклянного контейнера 30, а вторая сторона 126 поперечины креста от точки 128 пересечения креста - это световой пучок 42, падающий на внутреннюю стенку стеклянного контейнера 30 и отраженный вниз в стекло боковой стенки стеклянного контейнера 30, и создающий флуоресценцию на этому пути. Верхняя часть 122 стойки креста - это отражение отраженного вниз в стекле светового пучка 46, представленного второй стороной 146 поперечины.The horizontal bottom 120 of the cross strut is the fluorescent portion of a modulated linearly polarized light beam 50 that shows fluorescence from the light beam 46 (shown in FIG. 3) inside the side wall of the glass container 30, which ends with a bright spot at the intersection 128 of the cross, representing the inner the wall of the container 30. The first side 124 of the cross cross member is the reflection of the light beam 42 from the inner wall of the glass container 30, and the second side 126 of the cross cross from point 128 eresecheniya cross - a light beam 42 incident on the inner wall of the glass container 30 and reflected down into the glass of the side wall of the glass container 30, and generates fluorescence on this path. The upper portion 122 of the cross strut is a reflection of the light beam 46 reflected downward in the glass, represented by the second side 146 of the cross member.

На втором изображении 66 также имеется изображение лежащего креста с поперечиной, повернутой против часовой стрелки относительно ортогонального положения. Нижняя горизонтальная часть 130 стойки креста проходит слева направо, а верхняя часть 132 стойки креста отходит далее вправо от нижней части стойки креста. Первая сторона 134 поперечины креста отходит от пересечения нижней части 130 стойки креста с верхней частью 132 стойки креста вверх и налево, а вторая сторона 136 поперечины креста отходит от пересечения нижней части 130 стойки креста с верхней частью 132 стойки креста вниз и направо. На пересечении стойки и поперечины креста находится точка 138 пересечения креста.The second image 66 also has an image of a lying cross with a cross member rotated counterclockwise relative to the orthogonal position. The lower horizontal portion 130 of the cross strut extends from left to right, and the upper portion 132 of the cross strut extends further to the right of the lower portion of the cross strut. The first side 134 of the cross crosspiece departs from the intersection of the lower part of the cross stand 130 with the upper part of the cross stand 132 up and to the left, and the second side 136 of the cross crosspiece departs from the intersection of the lower part 130 of the cross stand with the upper part of the cross stand from the top 132 of the cross stand down and to the right. At the intersection of the strut and cross cross is the point 138 of the intersection of the cross.

Как и в случае первого изображения 64, горизонтальная нижняя часть 130 стойки креста является флуоресцентным участком модулированного линейно поляризованного светового пучка 50, который показывает флуоресценцию от светового пучка 46 внутри боковой стенки стеклянного контейнера 30, который заканчивается ярким пятном в точке 138 пересечения креста, которая представляет внутреннюю стенку стеклянного контейнера 30. Первая сторона 134 поперечины является отражением светового пучка 46 от внутренней стенки стеклянного контейнера 30, а вторая сторона 136 поперечины от точки 138 пересечения креста является световым пучком 42, падающим на внутреннюю стенку стеклянного контейнера 30 и отраженного вниз в стекло боковой стенки стеклянного контейнера 30, и создающего на своем пути флуоресценцию. Горизонтальная верхняя часть 132 стойки креста является отражением отраженного вниз светового пучка 46 в стекле, представленного второй стороной 136 поперечины. Положение боковой стенки стеклянного контейнера 30 показано линией 140, представляющей толщину боковой стенки стеклянного контейнера, и которая нанесена на второе изображение 66 системой для лучшей идентификации положения боковой стенки стеклянного контейнера 30. Следует отметить, что, обрабатывая данные из второго изображения 66, можно получить толщину самой стенки (показанную линией 140), и толщину каждого из слоев напряжений в стенке стеклянного контейнера. Эту информацию также можно извлечь из первого изображения 64, представленного на фиг.10.As in the case of the first image 64, the horizontal bottom portion 130 of the cross strut is the fluorescent portion of a modulated linearly polarized light beam 50 that shows fluorescence from the light beam 46 inside the side wall of the glass container 30, which ends with a bright spot at the intersection 138 of the cross, which represents the inner wall of the glass container 30. The first side 134 of the cross member is a reflection of the light beam 46 from the inner wall of the glass container 30, and the second side 136 of the cross from the intersection 138 of the cross is a light beam 42 incident on the inner wall of the glass container 30 and reflected downward into the glass on the side wall of the glass container 30, which creates fluorescence in its path. The horizontal upper portion 132 of the cross post is a reflection of the downwardly reflected light beam 46 in the glass represented by the second side 136 of the cross member. The position of the side wall of the glass container 30 is shown by line 140 representing the thickness of the side wall of the glass container, and which is applied to the second image 66 by the system to better identify the position of the side wall of the glass container 30. It should be noted that by processing data from the second image 66, the thickness can be obtained the wall itself (shown by line 140), and the thickness of each of the stress layers in the wall of the glass container. This information can also be extracted from the first image 64 of FIG. 10.

На фиг.12 представлено нормализованное разностное изображение 68, которое сгенерировано путем вычитания второго изображения 66, показанного на фиг.11, из первого изображения 64, показанного на фиг.10, и делением результата на сумму первого изображения 64 и второго изображения 66.FIG. 12 shows a normalized difference image 68, which is generated by subtracting the second image 66 shown in FIG. 11 from the first image 64 shown in FIG. 10 and dividing the result by the sum of the first image 64 and the second image 66.

Нормализованное разностное изображение 68 показывает несколько иное изображение лежащего креста, у которого поперечина повернута против часовой стрелки от ортогонального положения. Нижняя часть 150 стойки креста проходит слава направо, а верхняя часть 152 стойки креста отходит далее вправо от нижней части стойки креста. Первая сторона 154 поперечины креста отходит от пересечения нижней части 150 стойки креста с верхней частью 152 стойки креста вверх и влево, а вторая сторона 156 поперечины креста отходит от пересечения нижней части 150 стойки креста с верхней частью 152 стойки креста вниз и вправо. На пересечении стойки креста и поперечины креста находится точка 158 пересечения.The normalized difference image 68 shows a slightly different image of a lying cross, in which the cross member is rotated counterclockwise from an orthogonal position. The lower part of the cross stand passes the glory to the right, and the upper part 152 of the cross stand moves further to the right of the lower part of the cross stand. The first side 154 of the cross crosspiece departs from the intersection of the lower part 150 of the cross strut with the upper part of the cross strut 152 up and to the left, and the second side 156 of the cross crosspiece departs from the intersection of the lower part 150 of the cross strut with the upper part of the cross strut 150 with the upper part 152 of the cross strut down and to the right. At the intersection of the cross strut and cross cross is the intersection point 158.

И вновь, горизонтальная нижняя часть 150 стойки креста является флуоресцентным участком модулированного линейно поляризованного светового пучка 50, который показывает флуоресценцию от светового пучка 46 внутри боковой стенки стеклянного контейнера 30, который заканчивается ярким пятном в точке 158 пересечения креста, которая представляет внутреннюю стенку стеклянного контейнера 30. Первая сторона 154 поперечины является отражением светового пучка 46 от внутренней стенки стеклянного контейнера 30, а вторая сторона 156 поперечины от точки 158 пересечения креста является световым пучком 42, падающим на внутреннюю стенку стеклянного контейнера 30 и отраженного вниз в стекло боковой стенки стеклянного контейнера 30. Верхняя часть 152 стойки креста является отражением отраженного вниз в стекло светового пучка 42, представленного второй стороной 156 поперечины. Положение боковой стенки стеклянного контейнера 30 показано линией 160, представляющей толщину боковой стенки стеклянного контейнера 30, которая нанесена на второе изображение 66 системой для лучшей идентификации положения боковой стенки стеклянного контейнера 30.Again, the horizontal lower portion 150 of the cross strut is the fluorescent portion of a modulated linearly polarized light beam 50 that shows fluorescence from the light beam 46 inside the side wall of the glass container 30, which ends with a bright spot at the intersection point 158 of the cross, which represents the inner wall of the glass container 30 The first side 154 of the cross member is a reflection of the light beam 46 from the inner wall of the glass container 30, and the second side 156 of the cross member from the point 158 the cross section of the cross is a light beam 42 incident on the inner wall of the glass container 30 and reflected downward into the glass by the side wall of the glass container 30. The upper part 152 of the cross strut is a reflection of the light beam 42 reflected downward into the glass, represented by the second side 156 of the cross member. The position of the side wall of the glass container 30 is shown by line 160 representing the thickness of the side wall of the glass container 30, which is applied to the second image 66 by the system to better identify the position of the side wall of the glass container 30.

Обрабатывая нормализованное разностное изображение 68 по фиг.12 в модуле 70 анализа изображений (показанном на фиг.3), можно сгенерировать отображение на дисплее 170 кривой запаздывания, отображающей напряжение в стекле, как показано на фиг.13. Отложив величины интенсивности горизонтальной нижней части стойки креста 150 нормализованного разностного изображения (приведенного на фиг.12) вдоль линии 160, представляющей толщину боковой стенки стеклянного контейнера 30 (также показанной на фиг.12), можно получить рваную, номинально S-образную кривую 172. По повернутой, рваной, номинально S-образной кривой 172 генерируют полиномиальную наиболее соответствующую кривую 174, которая представляет кривую запаздывания боковой стенки стеклянного контейнера 30.By processing the normalized differential image 68 of FIG. 12 in the image analysis module 70 (shown in FIG. 3), it is possible to generate a delay curve displaying the voltage in the glass on the display 170, as shown in FIG. 13. Having set aside the intensity values of the horizontal lower part of the cross stand 150 of the normalized differential image (shown in Fig. 12) along a line 160 representing the thickness of the side wall of the glass container 30 (also shown in Fig. 12), a torn, nominally S-shaped curve 172 can be obtained. The rotated, torn, nominally S-shaped curve 172 generates the most polynomial curve 174, which represents the delay curve of the side wall of the glass container 30.

Затем система дифференцирует полиномиальную максимально соответствующую S-образную кривую 174 для получения параболы 176, которая представляет напряжение в боковой стенке стеклянного контейнера 30 в контролируемом положении. Система также может автоматически определить максимальное и минимальное положения в полиномиальной максимально соответствующей кривой 174 и эти положения могут автоматически выводиться на дисплей как максимальный след 178, имеющий пик в найденном положении, определенном как максимум полиномиальной максимально соответствующей S-образной кривой 174 и как минимальный след 180, имеющий пик в положении, определенном как минимум полиномиальной максимально соответствующей S-образной кривой 174.The system then differentiates the polynomial maximum corresponding S-curve 174 to produce a parabola 176, which represents the voltage in the side wall of the glass container 30 in a controlled position. The system can also automatically determine the maximum and minimum positions in the polynomial maximum corresponding curve 174 and these positions can be automatically displayed as the maximum trace 178, having a peak in the found position, defined as the maximum of the polynomial maximum corresponding S-shaped curve 174 and as the minimum trace 180 having a peak at a position defined by at least a polynomial maximum corresponding S-curve 174.

Путем дальнейшей обработки данных, используемых для создания отображения дисплея 170 напряжений в стекле, можно получить толщину каждого из слоев напряжений в стенке стеклянного контейнера, а также толщину самой стенки. При необходимости эти расчеты также могут быть выведены на дисплей 170 напряжений в стекле, хотя на фиг.13 они не показаны. (Как упоминалось выше, и толщину стенки, и толщину каждого слоя напряжений в стенке можно вывести по первому изображению 64 или второму изображению 66).By further processing the data used to create the display of the stress display 170 in the glass, it is possible to obtain the thickness of each of the stress layers in the wall of the glass container, as well as the thickness of the wall itself. If necessary, these calculations can also be displayed on the display 170 of the stresses in the glass, although in Fig.13 they are not shown. (As mentioned above, both the wall thickness and the thickness of each stress layer in the wall can be deduced from the first image 64 or the second image 66).

На фиг.14 проиллюстрирован способ, осуществляемый иллюстративным вариантом настоящего изобретения. Для последовательного подвода каждого из множества стеклянных контейнеров 30 в положение для контроля устройством по настоящему изобретению используется производственная линия. Стеклянный контейнер 30 в положении для контроля вращают вращающим механизмом 190 так, чтобы боковую стенку стеклянного контейнера можно было проконтролировать устройством по настоящему изобретении в множестве угловых положений. В описанном выше иллюстративном варианте контроль боковых стенок стеклянных контейнеров 30 осуществляется примерно через каждые 20°, при этом стеклянный контейнер 30 вращают для проведения 18 последовательных измерений в положениях, разнесенных на 20°, что позволяет полностью проконтролировать напряжение в боковой стенке стеклянного контейнера 30 и толщину стенки стеклянного контейнера 30.FIG. 14 illustrates a method implemented by an illustrative embodiment of the present invention. A production line is used to sequentially bring each of the plurality of glass containers 30 into the monitoring position of the device of the present invention. The glass container 30 in the control position is rotated by the rotary mechanism 190 so that the side wall of the glass container can be controlled by the device of the present invention in a plurality of angular positions. In the illustrative embodiment described above, the side walls of the glass containers 30 are monitored approximately every 20 °, while the glass container 30 is rotated to perform 18 consecutive measurements at 20 ° positions, which allows full control of the voltage in the side wall of the glass container 30 and the thickness the walls of the glass container 30.

Источник 192 сопрягающей среды (флюида), который может содержать источник 108, 111 среды и сопло 106 (которые показаны на фиг.7) подает сопрягающую среду 194, которая, как указано выше, может быть водой, в положение между сопрягающей призмой 80 и боковой стенкой стеклянного контейнера 30. Сопрягающая среда собирается коллектором 196 сопрягающей среды, который может содержать вакуумную трубку 112 и источник 114 разрежения (которые также показаны на фиг.7). Сопрягающая среда может фильтроваться и возвращаться в источник 192 сопрягающей среды.A source of coupling medium (fluid) 192, which may include a source of medium 108, 111, and a nozzle 106 (as shown in FIG. 7) supplies the coupling medium 194, which, as indicated above, may be water, between the coupling prism 80 and the side the wall of the glass container 30. The coupling medium is collected by the coupling medium collector 196, which may comprise a vacuum tube 112 and a vacuum source 114 (which are also shown in FIG. 7). The mating medium may be filtered and returned to the source 192 of the mating medium.

Пучок 42 линейно поляризованного света создается лазерным источником 40 света и подается в боковую стенку стеклянного контейнера 30 через сопрягающую призму 80. Лазерный источник 40 света может быть установлен так, чтобы иметь возможность вращения, как показано позицией 198, для вращения тем самым плоскости поляризации линейно поляризованного светового пучка 42 на небольшой угол для максимизации выходного сигнала системы. Альтернативно между лазерным источником 40 света и сопрягающей призмой 80 можно установить полуволновую пластину 44, которая имеет возможность вращения, как показано позицией 198, для вращения плоскости поляризации линейно поляризованного светового пучка 42 на небольшой угол для максимизации выходного сигнала системы.The beam of linearly polarized light 42 is created by the laser light source 40 and is supplied to the side wall of the glass container 30 through the mating prism 80. The laser light source 40 can be mounted so that it can rotate, as shown at 198, thereby rotating the plane of polarization of the linearly polarized light beam 42 at a small angle to maximize the output of the system. Alternatively, a half-wave plate 44 can be mounted between the laser light source 40 and the conjugating prism 80, which can be rotated, as shown at 198, to rotate the plane of polarization of the linearly polarized light beam 42 by a small angle to maximize the output of the system.

Линейно поляризованный световой пучок 42 проходит сквозь сопрягающую призму 80 и сопрягающую среду 194 и входит в боковую стенку стеклянного контейнера 30 где он будет генерировать флуоресцентный свет, имеющий как линейно поляризованные, так и неполяризованные компоненты на которые будет влиять состояние напряжения в стекле на их пути до выхода из боковой стенки стеклянного контейнера 30, как светового пучка 50. Световой пучок 50 выходит из боковой стенки стеклянного контейнера 30 через сопрягающую призму 80. Он проходит сквозь четвертьволновую пластину 52, которую можно вращать, как показано позицией 202, для оптимизации преобразования линейно поляризованного и эллиптического компонентов светового пучка 50 в линейно поляризованный свет.The linearly polarized light beam 42 passes through the coupling prism 80 and the coupling medium 194 and enters the side wall of the glass container 30 where it will generate fluorescent light having both linearly polarized and non-polarized components that will be affected by the state of stress in the glass on its way to exit from the side wall of the glass container 30, as a light beam 50. The light beam 50 exits from the side wall of the glass container 30 through the mating prism 80. It passes through the quarter-wave a plate 52, which can be rotated, as shown at 202, to optimize the conversion of the linearly polarized and elliptical components of the light beam 50 into linearly polarized light.

Линейно поляризованный световой пучок 50 затем проходит сквозь устройство 54 вращения плоскости поляризации, которое работает, как показано позицией 204, для создания чередующихся изображений, плоскость поляризации которых повернута на 45° относительно оси четвертьволновой пластины 52. Чередующиеся изображения, созданные линейно поляризованным световым пучком 50, факультативно можно переориентировать отклоняющей призмой 82, после чего они могут пропускаться через длинноволновой фильтр 58 для блокирования частот, созданных не флуоресценцией.The linearly polarized light beam 50 then passes through a device for rotating the polarization plane 54, which operates, as shown at 204, to create alternating images, the plane of polarization of which is rotated 45 ° relative to the axis of the quarter-wave plate 52. Alternating images created by a linearly polarized light beam 50, optionally, you can reorient the deflecting prism 82, after which they can be passed through a long-wave filter 58 to block frequencies created by non-fluorescence th.

ПЗС-камера 60 создает чередующиеся изображения, соответствующие чередованию в работе устройства 54 вращения плоскости поляризации, и эти чередующиеся изображения подвергают обработке в дифференциаторе 206 изображений для получения нормализованного разностного изображения 68. Нормализованное разностное изображение 68 подают в процессор 208 изображений, который обрабатывает информацию, содержащуюся в нормализованном разностном изображении 68, и пересылает обработанную информацию в логическое устройство 210 системы. Логическое устройство 210 системы на выходе выдает характеристики 212 боковой стенки прошедшего контроль стеклянного контейнера 30, который включают нормализованное разностное изображение 68, которое вместе с другой информацией может выводиться на дисплей на этапе 214 отображения информации о стеклянном контейнере. После определения характеристик 212 боковой стенки стеклянного контейнера 30, который прошел контроль в каждом из своих угловых положений, можно принимать решение 216 о пропуске или отбраковке стеклянного контейнера 30. Стеклянные контейнеры 30 не соответствующие допустимому диапазону толщины стенки и напряжения, могут отбраковываться и возвращаться на переработку.The CCD camera 60 creates interlaced images corresponding to the alternating operation of the polarization plane rotation device 54, and these interlaced images are processed in an image differentiator 206 to obtain a normalized differential image 68. The normalized differential image 68 is supplied to an image processor 208 that processes the information contained in the normalized differential image 68, and sends the processed information to the logical device 210 of the system. Logic device 210 of the output system gives the characteristics 212 of the side wall of the glass container 30 that has passed control, which includes a normalized differential image 68, which, together with other information, can be displayed at step 214 for displaying information about the glass container. After determining the characteristics 212 of the side wall of the glass container 30, which has passed control in each of its angular positions, you can make a decision 216 on skipping or rejecting the glass container 30. Glass containers 30 that do not correspond to the allowable range of wall thickness and stress can be rejected and returned for processing .

Наконец, на фиг.15 оказан вариант применения системы измерения напряжений в стеклянном контейнере по настоящему изобретению для измерений напряжений в сегменте 220 листового стекла. На сегмент 220 листового стекла наносится сопрягающая среда 222, которая в иллюстративном варианте, показанном на фиг.15, может быть водой, поскольку вода в отличие от воздуха имеет коэффициент преломления, близкий к коэффициенту преломления стекла. Сегмент 220 листового стекла может быть уложен в контейнер 224 для ограничения тонкой пленки сопрягающей среды 222 на поверхности сегмента 220 листового стекла.Finally, FIG. 15 illustrates an application of a stress measuring system in a glass container of the present invention for measuring stresses in a sheet glass segment 220. A coupling medium 222 is applied to the sheet glass segment 220, which in the illustrative embodiment shown in FIG. 15 may be water, because water, unlike air, has a refractive index close to that of glass. The sheet glass segment 220 may be stacked in a container 224 to limit the thin film of the coupling medium 222 on the surface of the sheet glass segment 220.

Альтернативно для подачи сопрягающей среды 222 только в ту область сегмента 220 листового стекла, которая подвергается контролю, можно использовать систему подачи и сбора сопрягающей среды, подобную показанной и описанной со ссылками на фиг.7. Еще одним способом использования жидкого сопрягающего агента является напыление тонкой пленки жидкого сопрягающего агента на плоское стекло 220 непосредственно перед его перемещением в устройство, показанное на фиг.15. Далее, если проводится контроль изогнутого сегмента стекла, способ напыления может казаться особенно полезным, нанесение тонкой пленки сопрягающей жидкости на изогнутый сегмент стекла было бы непрактичным.Alternatively, to supply the coupling medium 222 only to the region of the glass sheet segment 220 that is being monitored, a coupling medium collection and collection system similar to that shown and described with reference to FIG. 7 can be used. Another way to use a liquid coupling agent is to spray a thin film of a liquid coupling agent onto a flat glass 220 immediately before moving it to the device shown in FIG. 15. Further, if a curved glass segment is monitored, the spraying method may seem particularly useful, applying a thin film of mating fluid to the curved glass segment would be impractical.

Однако специалистам понятно, что применение воздушного сопряжения было бы еще более выгодно.However, it will be appreciated by those skilled in the art that the use of air pairing would be even more beneficial.

На фиг.15 показана и использована оптическая система, показанная и описанная выше со ссылками на фиг.4-6, где гипотенуза сопрягающей призмы 80 расположена параллельно верхней стороне сегмента 220 листового стекла и в непосредственной близости от нее, а между сопрягающей призмой 80 и верхней стороной сегмента 220 листового стекла находится тонкая пленка сопрягающей среды 222. Лазерный источник 40 света установлен так, что линейно поляризованный световой пучок 42 входит в одну короткую грань сопрягающей призмы под углом около 45° от плоскости, параллельной треугольным граням сопрягающей призмы 80.Fig. 15 shows and uses the optical system shown and described above with reference to Figs. 4-6, where the hypotenuse of the conjugating prism 80 is parallel to and in the immediate vicinity of the sheet glass segment 220 and between the conjugating prism 80 and the top the side of the sheet glass segment 220 is a thin film of the conjugate medium 222. The laser light source 40 is mounted so that the linearly polarized light beam 42 enters one short face of the conjugate prism at an angle of about 45 ° from a plane parallel to Flax triangular faces 80 of the coupling prism.

Это приводит к тому, что линейно поляризованный световой пучок входит в верхнюю сторону сегмента 220 листового стекла под углом около 40,51° относительно нормали к сегменту 220 листового стекла в точке входа. Наблюдаемый флуоресцентный свет, генерируемый световым пучком 42 в стекле сегмента листового 220 стекла, выходит через вторую из коротких граней сопрягающей призмы 80. Световой пучок 50 подвержен воздействию поля напряжений в сегменте 220 листового стекла.This leads to the fact that a linearly polarized light beam enters the upper side of the sheet glass segment 220 at an angle of about 40.51 ° relative to the normal to the sheet glass segment 220 at the entry point. The observed fluorescent light generated by the light beam 42 in the glass of the glass sheet segment 220 exits through the second of the short edges of the conjugating prism 80. The light beam 50 is exposed to a stress field in the sheet glass segment 220.

Световой пучок 50 проходит сквозь четвертьволновую пластину 52 и устройство 54 поворота плоскости поляризации. Для удобства монтажа различных компонентов устройства измерения напряжений в стеклянном контейнере в компактной конфигурации для отклонения светового пучка 50 на 90о используется отклоняющая призма 82. Пройдя через четвертьволновую пластину 52 и устройство 54 поворота плоскости поляризации, световой пучок 50 отклоняется в отклоняющей призме 82 и затем проходит сквозь длинноволновой фильтр 58, установленный на объективе 84 ПЗС-камеры 60.The light beam 50 passes through the quarter-wave plate 52 and the polarization plane rotation device 54. For ease of mounting the various components of the stress measurement apparatus in a glass container in a compact configuration for deflecting the light beam 50 to 90 used the deflecting prism 82. After passing through the quarter-wave plate 52 and device 54 rotation of the polarization plane, the light beam 50 is deflected in the deflecting prism 82 and then passes through the long-wave filter 58 mounted on the lens 84 of the CCD camera 60.

Таким образом, специалистам понятно, что, как и в случае описанного выше стеклянного контейнера, если используется воздушное сопряжение, будет поддерживаться угол входа в нескольких плоскостях, равный 69,29° от нормали к поверхности сегмента 220 плоского стекла. Этот угол будет получен, используя углы 45° и 60°, соответственно, в ортогональных плоскостях, нормальных к поверхности плоского стекла 220, как и вышеописанном примере в отношении стеклянного контейнера 30. Угол выхода из плоского стекла 220 для воздушного сопряжения также будет равен 60°.Thus, it will be appreciated by those skilled in the art that, as with the glass container described above, if air pairing is used, the entry angle in several planes will be maintained at 69.29 ° from the normal to the surface of the flat glass segment 220. This angle will be obtained using angles of 45 ° and 60 °, respectively, in orthogonal planes normal to the surface of flat glass 220, as in the above example with respect to glass container 30. The angle of exit from flat glass 220 for air pairing will also be 60 ° .

Изогнутое стекло будет контролироваться сходным способом с такими же углами относительно нормали для операции водяного или воздушного сопряжения.Curved glass will be controlled in a similar way with the same angles relative to the normal for the operation of water or air pairing.

Таким образом, специалистам понятно, что вариант, показанный на фиг.15, является иллюстрацией применения настоящего изобретения для определения напряжений в листовом стекле. В зависимости от размера сегмента 220 листового стекла для измерения напряжения в каждой из множества разнесенных друг от друга точек можно использовать двухкоординатное сканирование в линейной последовательности по первой оси (оси Х), после чего сканирующее устройство перемещается по второй оси (оси Y), которое ортогонально к первой оси, и в этой точке производится следующий цикл сканирования, при этом такой процесс повторяется, пока не будет произведен контроль всего сегмента 220 листового стекла.Thus, those skilled in the art will understand that the embodiment shown in FIG. 15 is an illustration of the application of the present invention for determining stresses in sheet glass. Depending on the size of the sheet glass segment 220, two-coordinate scanning in a linear sequence along the first axis (X axis) can be used to measure the voltage at each of a plurality of spaced apart points, after which the scanning device moves along the second axis (Y axis), which is orthogonal to the first axis, and at this point the next scan cycle is performed, and this process is repeated until the entire segment 220 of the sheet glass is checked.

Из вышеприведенного подробного описания иллюстративных вариантов системы и способа по настоящему изобретению понятно, что оно относится к системе измерения толщины стенки стеклянного контейнера и к связанному с ним способу измерения напряжений в боковой стенке стеклянного контейнера. Система и способ измерения толщины стенки стеклянного контейнера могут быть адаптированы для крупномасштабного производства стеклянных контейнеров и поэтому способны проводить измерения в боковых стенках стеклянных контейнерах с высокой скоростью. Система и способ измерения толщины стенки стеклянного контейнера по настоящему изобретению не требуют погружения стеклянных контейнеров в жидкость во время процесса контроля, тем самым не увеличивают количество манипуляций с контролируемыми стеклянными контейнерами.From the above detailed description of illustrative embodiments of the system and method of the present invention, it is understood that it relates to a system for measuring the wall thickness of a glass container and to a related method for measuring stresses in the side wall of a glass container. The system and method for measuring the wall thickness of a glass container can be adapted for large-scale production of glass containers, and therefore are capable of measuring in the side walls of glass containers at high speed. The system and method for measuring the wall thickness of the glass container of the present invention do not require immersion of the glass containers in the liquid during the inspection process, thereby not increasing the number of manipulations with the controlled glass containers.

Система и способ измерения толщины стенки в стеклянном контейнере по настоящему изобретению позволяют с высокой точностью определить напряжения в боковой стенке стеклянных контейнеров. Система и способ измерения толщины стенки стеклянного контейнера по настоящему изобретению также способны измерять толщину каждого из слоев напряжений в боковой стенке стеклянного контейнера. Система и способ измерения толщины стенки стеклянного контейнера по настоящему изобретению способны измерять толщину боковых стенок стеклянных контейнеров. Система и способ измерения толщины стенки в стеклянном контейнере по настоящему изобретению способны быстро и точно измерять и напряжение в боковой стенке стеклянных контейнеров, и толщину боковых стенок стеклянных контейнеров на всей окружности стеклянных контейнеров.The system and method for measuring wall thickness in a glass container of the present invention can accurately determine the stresses in the side wall of glass containers. The system and method for measuring the wall thickness of the glass container of the present invention is also capable of measuring the thickness of each of the stress layers in the side wall of the glass container. The system and method for measuring the wall thickness of a glass container of the present invention is capable of measuring the thickness of the side walls of glass containers. The system and method for measuring wall thickness in a glass container of the present invention are capable of quickly and accurately measuring both the voltage in the side wall of glass containers and the thickness of the side walls of glass containers over the entire circumference of the glass containers.

Система измерения толщины стенки в стеклянном контейнере по настоящему изобретению имеет конструкцию, являющуюся одновременно надежной и долговечной, и не требующей или почти не требующей обслуживания пользователем на протяжении всего срока службы. Система измерения толщины стенки в стеклянном контейнере по настоящему изобретению имеет относительно недорогую конструкцию, что повышает ее рыночную привлекательность и позволяет занять максимально широкий сегмент рынка. Наконец, система и способ измерения толщины стенки стеклянного контейнера по настоящему изобретению обладают всеми упомянутыми преимуществами и достигают поставленных целей, не имея каких-либо относительных существенных недостатков.The wall thickness measuring system in the glass container of the present invention has a structure that is both reliable and durable, and requiring no or almost no user maintenance over the entire service life. The system for measuring wall thickness in a glass container of the present invention has a relatively inexpensive design, which increases its market attractiveness and allows you to occupy the widest possible market segment. Finally, the system and method for measuring the wall thickness of the glass container of the present invention have all the advantages mentioned and achieve their goals, without having any relative significant disadvantages.

Хотя вышеприведенное описание системы и способа измерения толщины стенки стеклянного контейнера по настоящему изобретению было приведено со ссылками на конкретные варианты изготовления и применения, это описание было представлено только для иллюстрации и не является исключительными и не ограничивает настоящее изобретение конкретными описанными вариантами изготовления или применения. Специалистам понятно, что в описанное изобретение можно внести многочисленные изменения, модификации, вариации или замены, которые не выходят за пределы изобретательской идеи системы и способа по настоящему изобретению. Конкретные варианты изготовления и применения были выбраны и описаны для того, чтобы позволить специалисту, обладающему обычным опытом в данной области, использовать настоящее изобретение в различных вариантах и с различными модификациями для конкретных вариантов применения. Все такие изменения, модификации, варианты и замены должны, таким образом, читаться входящими в объем системы и способа измерения толщины стенки стеклянного контейнера по настоящему изобретению, определенный прилагаемой формулой, которая должна толковаться в самом широком смысле, допустимом законодательством.Although the above description of the system and method for measuring the wall thickness of a glass container of the present invention has been given with reference to specific manufacturing and application options, this description has been provided for illustration only and is not exclusive and does not limit the present invention to the specific manufacturing or application options described. Those skilled in the art will appreciate that numerous changes, modifications, variations or replacements can be made to the described invention that do not go beyond the inventive idea of the system and method of the present invention. Specific manufacturing and application options have been selected and described in order to enable one of ordinary skill in the art to use the present invention in various variations and with various modifications for particular applications. All such changes, modifications, variations, and replacements should thus be read as part of the system and method for measuring the wall thickness of the glass container of the present invention, defined by the attached formula, which should be interpreted in the broadest sense permitted by law.

Claims (25)

1. Устройство для измерения толщины боковой стенки стеклянного контейнера, содержащее:
источник светового пучка, который генерирует световой пучок;
устройство сопряжения светового пучка для направления светового пучка на боковую стенку стеклянного контейнера под углом, обеспечивающим вход светового пучка в боковую стенку стеклянного контейнера и прохождение сквозь нее, при этом световой пучок вызывает флуоресцентный свет, излучаемый внутри боковой стенки стеклянного контейнера в ответ на этот световой пучок внутри боковой стенки стеклянного контейнера;
устройство сопряжения флуоресцентного света для подачи части этого флуоресцентного света, излучаемого в ответ на световой пучок внутри боковой стенки стеклянного контейнера наружу из боковой стенки стеклянного контейнера, и
устройство для обработки и анализа флуоресцентного света, которое обрабатывает флуоресцентный свет, выходящий из боковой стенки стеклянного контейнера, и определяет толщину боковой стенки стеклянного контейнера по обработанному флуоресцентному свету, выходящему из боковой стенки стеклянного контейнера.
1. A device for measuring the thickness of the side wall of a glass container, comprising:
a light source that generates a light beam;
a light beam interface device for directing the light beam onto the side wall of the glass container at an angle that allows the light beam to enter and pass through the side wall of the glass container, the light beam causing fluorescent light emitted inside the side wall of the glass container in response to this light beam inside the side wall of the glass container;
a fluorescent light coupler for supplying a portion of this fluorescent light emitted in response to the light beam inside the side wall of the glass container outward from the side wall of the glass container, and
a device for processing and analyzing fluorescent light that processes fluorescent light exiting from the side wall of the glass container and determines a thickness of the side wall of the glass container from the processed fluorescent light exiting from the side wall of the glass container.
2. Устройство по п.1, в котором источник светового пучка содержит лазер, создающий линейно поляризованный световой пучок.2. The device according to claim 1, in which the light source contains a laser that creates a linearly polarized light beam. 3. Устройство по п.2, в котором источник светового пучка дополнительно содержит устройство регулировки поляризации, выполненное с возможностью регулировки для поворота плоскости поляризации линейно поляризованного светового пучка в требуемую ориентацию, которая создает максимально возможный флуоресцентный свет, испускаемый в ответ на этот световой пучок внутри боковой стенки стеклянного контейнера.3. The device according to claim 2, in which the source of the light beam further comprises a polarization adjustment device configured to adjust the plane of polarization of the linearly polarized light beam to the desired orientation, which creates the maximum possible fluorescent light emitted in response to this light beam inside side wall of a glass container. 4. Устройство по п.3, в котором устройство регулировки поляризации содержит устройство для установки лазера в положение, в котором это устройство для установки лазера выполнено с возможностью селективного обеспечения поворота лазера для поворота плоскости поляризации линейно поляризованного светового пучка в нужную ориентацию.4. The device according to claim 3, in which the polarization adjustment device comprises a device for installing the laser in a position in which this laser installation device is configured to selectively provide rotation of the laser to rotate the plane of polarization of the linearly polarized light beam in the desired orientation. 5. Устройство по п.3, в котором устройство регулировки поляризации содержит полуволновую пластину, расположенную между лазером и устройством сопряжения светового пучка, при этом полуволновая пластина выполнена с возможностью селективного вращения для поворота плоскости поляризации линейно поляризованного светового пучка в требуемую ориентацию.5. The device according to claim 3, in which the polarization adjustment device comprises a half-wave plate located between the laser and the light beam coupling device, wherein the half-wave plate is selectively rotatable to rotate the plane of polarization of the linearly polarized light beam in the desired orientation. 6. Устройство по п.1, в котором устройство сопряжения светового пучка и устройство сопряжения флуоресцентного света совместно содержат оптический сопрягающий элемент для установки в непосредственной близости к стеклянному контейнеру, при этом световой пучок направляется на этот оптический сопрягающий элемент, после чего этот оптический сопрягающий элемент направляет световой пучок в боковую стенку стеклянного контейнера, при этом флуоресцентный свет, излучаемый из боковой стенки стеклянного контейнера, собирается оптическим сопрягающим элементом, после чего оптический сопрягающий элемент направляет излученный флуоресцентный свет на устройство обработки и анализа флуоресцентного света.6. The device according to claim 1, in which the light beam coupling device and the fluorescent light coupling device together comprise an optical coupling element for installation in close proximity to the glass container, wherein the light beam is directed to this optical coupling element, after which this optical coupling element directs the light beam into the side wall of the glass container, while the fluorescent light emitted from the side wall of the glass container is collected by optical coupling element, after which the optical coupling element directs the emitted fluorescent light to the device for processing and analysis of fluorescent light. 7. Устройство по п.6, в котором оптической сопрягающий элемент содержит сопрягающую призму.7. The device according to claim 6, in which the optical coupling element comprises a coupling prism. 8. Устройство по п.6, в котором оптический сопрягающий элемент расположен и сконфигурирован для подачи светового пучка в стеклянный контейнер и для подачи излученного флуоресцентного света из стеклянного контейнера, используя воздух в качестве сопрягающей среды.8. The device according to claim 6, in which the optical coupling element is located and configured to supply a light beam to the glass container and to supply the emitted fluorescent light from the glass container using air as the coupling medium. 9. Устройство по п.8, в котором оптический сопрягающий элемент расположен и сконфигурирован для подачи светового пучка в стеклянный контейнер под углом в нескольких плоскостях, который содержит угол от около 40° до около 70° от нормали к поверхности стеклянного контейнера в точке входа в горизонтальной плоскости, ортогональной к оси стеклянного контейнера, и под углом около 45° от горизонтальной плоскости.9. The device of claim 8, in which the optical coupling element is located and configured to supply the light beam into the glass container at an angle in several planes, which contains an angle of from about 40 ° to about 70 ° from the normal to the surface of the glass container at the entry point to horizontal plane orthogonal to the axis of the glass container, and at an angle of about 45 ° from the horizontal plane. 10. Устройство по п.9, в котором оптический сопрягающий элемент расположен и сконфигурирован для подачи светового пучка в стеклянный контейнер под углом в нескольких плоскостях, который содержит угол около 60° от нормали к поверхности стеклянного контейнера в точке входа в горизонтальной плоскости, ортогональной к оси стеклянного контейнера, и под углом около 45° от горизонтальной плоскости.10. The device according to claim 9, in which the optical coupling element is located and configured to supply the light beam into the glass container at an angle in several planes, which contains an angle of about 60 ° from the normal to the surface of the glass container at the entry point in a horizontal plane orthogonal to axis of the glass container, and at an angle of about 45 ° from the horizontal plane. 11. Устройство по п.6, дополнительно содержащее устройство для направления потока жидкой сопрягающей среды между оптическим сопрягающим элементом и стеклянным контейнером для оптического направления светового пучка в стеклянный контейнер и для направления флуоресцентного света из стеклянного контейнера, в котором оптический сопрягающий элемент расположен и сконфигурирован для обеспечения направления светового пучка в стеклянный контейнер и для обеспечения направления испущенного флуоресцентного света из стеклянного контейнера.11. The device according to claim 6, further comprising a device for directing a flow of a liquid coupling medium between the optical coupling element and the glass container for optically directing the light beam into the glass container and for directing fluorescent light from the glass container in which the optical coupling element is located and configured to ensuring the direction of the light beam into the glass container; and to ensure the direction of the emitted fluorescent light from the glass container. 12. Устройство по п.11, в котором оптический сопрягающий элемент расположен и сконфигурирован для подачи светового пучка в стеклянный контейнер под углом в нескольких плоскостях, который содержит угол от около 40° до около 70° от нормали к поверхности стеклянного контейнера в точке входа в горизонтальной плоскости, ортогональной оси стеклянного контейнера, и под углом около 45° от горизонтальной плоскости.12. The device according to claim 11, in which the optical coupling element is located and configured to supply the light beam into the glass container at an angle in several planes, which contains an angle of from about 40 ° to about 70 ° from the normal to the surface of the glass container at the entry point to horizontal plane, orthogonal to the axis of the glass container, and at an angle of about 45 ° from the horizontal plane. 13. Устройство по п.12, в котором оптический сопрягающий элемент расположен и сконфигурирован для подачи светового пучка в стеклянный контейнер под углом в нескольких плоскостях, который содержит угол от около 45° от нормали к поверхности стеклянного контейнера в точке входа в горизонтальной плоскости, ортогональной к оси стеклянного контейнера, и под углом около 45° от этой горизонтальной плоскости.13. The device according to item 12, in which the optical coupling element is located and configured to supply the light beam into the glass container at an angle in several planes, which contains an angle of about 45 ° from the normal to the surface of the glass container at the entry point in a horizontal plane orthogonal to the axis of the glass container, and at an angle of about 45 ° from this horizontal plane. 14. Устройство по п.1, в котором устройство обработки и анализа флуоресцентного света содержит:
устройство обработки флуоресцентного света, которое обрабатывает флуоресцентный свет, выходящий из боковой стенки стеклянного контейнера, для получения обработанного флуоресцентного света, и устройство анализа флуоресцентного света, которое анализирует обработанный флуоресцентный свет для получения информации, указывающей на толщину боковой стенки стеклянного контейнера.
14. The device according to claim 1, in which the device for processing and analysis of fluorescent light contains:
a fluorescent light processing device that processes the fluorescent light exiting from the side wall of the glass container to receive the processed fluorescent light; and a fluorescent light analysis device that analyzes the processed fluorescent light to obtain information indicative of a thickness of the side wall of the glass container.
15. Устройство по п.14, в котором устройство для обработки флуоресцентного света дополнительно содержит фильтр, который пропускает флуоресцентный свет, но не пропускает свет на частоте источника светового пучка, при этом фильтр расположен между боковой стенкой стеклянного контейнера и устройством для анализа флуоресцентного света.15. The device according to 14, in which the device for processing fluorescent light further comprises a filter that transmits fluorescent light but does not transmit light at a frequency of the light source, the filter being located between the side wall of the glass container and the device for analyzing fluorescent light. 16. Устройство по п.15, в котором фильтр содержит один из группы элементов, состоящей из длинноволнового фильтра, который пропускает флуоресцентный свет, полосового фильтра, который пропускает флуоресцентный свет, и узкополосного режекторного фильтра, который пропускает флуоресцентный свет.16. The device according to clause 15, in which the filter contains one of a group of elements consisting of a long-wave filter that transmits fluorescent light, a band-pass filter that transmits fluorescent light, and a narrow-band notch filter that transmits fluorescent light. 17. Устройство по п.14, в котором устройство для анализа флуоресцентного света содержит камеру для съемки изображения модулированной линейно поляризованной части флуоресцентного света, выходящего из боковой стенки стеклянного контейнера.17. The device according to 14, in which the device for analyzing fluorescent light contains a camera for capturing an image of the modulated linearly polarized portion of the fluorescent light emerging from the side wall of the glass container. 18. Устройство по п.17, в котором устройство для анализа флуоресцентного света дополнительно содержит процессор изображений для обработки изображения модулированной линейно поляризованной части флуоресцентного света, выходящего из боковой стенки стеклянного контейнера для создания прямой, длина которой представляет толщину боковой стенки стеклянного контейнера.18. The device according to 17, in which the device for analyzing fluorescent light further comprises an image processor for processing the image of the modulated linearly polarized portion of the fluorescent light emerging from the side wall of the glass container to create a straight line, the length of which is the thickness of the side wall of the glass container. 19. Устройство по п.14, в котором устройство обработки флуоресцентного света содержит четвертьволновую пластину, расположенную между устройством сопряжения флуоресцентного света и устройством анализа флуоресцентного света для линейной поляризации флуоресцентного света, выходящего из боковой стенки стеклянного контейнера, в котором четвертьволновая пластина имеет ось, совмещенную с углом около 45° относительно линейно поляризованной части флуоресцентного света, выходящего из боковой стенки стеклянного контейнера;
и в котором устройство для обработки флуоресцентного света дополнительно содержит устройство поворота плоскости поляризации, расположенное между четвертьволновой пластиной и устройством для анализа флуоресцентного света, для поочередной модуляции состояния поляризации линейно поляризованной части флуоресцентного света, выходящего из боковой стенки стеклянного контейнера на плюс/минус 45° относительно оси четвертьволновой пластины;
и в котором устройство для анализа флуоресцентного света далее содержит:
камеру для съемки через устройство поворота плоскости поляризации первого изображения модулированной линейно поляризованной части флуоресцентного света, выходящего из боковой стенки стеклянного контейнера под углом плюс 45° к оси четвертьволновой пластины, и для съемки через устройство поворота плоскости поляризации второго изображения модулированной линейно поляризованной части флуоресцентного света, выходящего из боковой стенки стеклянного контейнера под углом минут 45° к оси четвертьволновой пластины;
дифференциатор изображений для дифференциации указанных первого и второго изображений для создания нормализованного разностного изображения, характеризующего толщину боковой стенки стеклянного контейнера, и
процессор изображений для обработки нормализованного разностного изображения для создания прямой, длина которой представляет толщину боковой стенки стеклянного контейнера.
19. The device according to 14, in which the device for processing fluorescent light contains a quarter-wave plate located between the device for pairing fluorescent light and a device for analyzing fluorescent light for linearly polarizing fluorescent light emerging from the side wall of the glass container, in which the quarter-wave plate has an axis aligned with an angle of about 45 ° relative to the linearly polarized portion of the fluorescent light exiting from the side wall of the glass container;
and in which the device for processing fluorescent light further comprises a device for rotating the plane of polarization, located between the quarter-wave plate and device for analyzing fluorescent light, for alternately modulating the polarization state of the linearly polarized part of the fluorescent light emerging from the side wall of the glass container by plus / minus 45 ° with axis of the quarter wave plate;
and in which the device for analyzing fluorescent light further comprises:
a camera for shooting through the device for rotating the plane of polarization of the first image of the modulated linearly polarized part of the fluorescent light exiting from the side wall of the glass container at an angle of + 45 ° to the axis of the quarter-wave plate, and for shooting through the device for rotating the plane of polarization of the second image of the modulated linearly polarized part of the fluorescent light, emerging from the side wall of the glass container at an angle of minutes of 45 ° to the axis of the quarter-wave plate;
an image differentiator for differentiating said first and second images to create a normalized differential image characterizing the thickness of the side wall of the glass container, and
an image processor for processing a normalized differential image to create a straight line whose length represents the thickness of the side wall of the glass container.
20. Устройство по п.19, в котором устройство поворота плоскости поляризации содержит:
привод устройства поворота плоскости поляризации, поочередно создающий положительное и отрицательное напряжение, и сегнетоэлектрический жидкокристаллический элемент, возбуждаемый чередующимся положительным и отрицательным напряжением от привода устройства поворота плоскости поляризации.
20. The device according to claim 19, in which the device for rotation of the plane of polarization contains:
the drive of the device for rotating the plane of polarization, alternately creating a positive and negative voltage, and a ferroelectric liquid crystal element excited by alternating positive and negative voltage from the drive of the device for rotating the plane of polarization.
21. Устройство по п.19, в котором устройство обработки флуоресцентного света дополнительно содержит длинноволновой фильтр, который пропускает флуоресцентный свет, при этом длинноволновой фильтр установлен между сегнетоэлектрическим жидкокристаллическим элементом и камерой.21. The device according to claim 19, in which the device for processing fluorescent light further comprises a long-wave filter that transmits fluorescent light, while the long-wave filter is installed between the ferroelectric liquid crystal element and the camera. 22. Устройство по п.1, дополнительно содержащее устройство для вращения стеклянного контейнера во множество положений, в каждом из которых определяют толщину боковой стенки стеклянного контейнера.22. The device according to claim 1, additionally containing a device for rotating the glass container in many positions, in each of which determine the thickness of the side wall of the glass container. 23. Устройство для измерения толщины боковой стенки стеклянного контейнера, содержащее:
источник светового пучка, который генерирует пучок линейно поляризованного света;
устройство сопряжения светового пучка для направления линейно поляризованного светового пучка в боковую стенку стеклянного контейнера под углом, обеспечивающим вход светового пучка в боковую стенку стеклянного контейнера и прохождение сквозь нее, при этом линейно поляризованный световой пучок вызывает излучение флуоресцентного света в боковой стенке стеклянного контейнера в ответ на прохождение линейно поляризованного светового пучка в боковой стенке стеклянного контейнера;
устройство сопряжения флуоресцентного света для подачи части флуоресцентного света, излученного в ответ на линейно поляризованный световой пучок в боковой стенке стеклянного контейнера наружу из боковой стенки стеклянного контейнера;
камеру для съемки изображений обработанного флуоресцентного света выходящего из боковой стенки стеклянного контейнера; и
устройство для анализа флуоресцентного света, которое анализирует обработанный флуоресцентный свет для получения информации, указывающей на толщину в боковой стенке стеклянного контейнера.
23. A device for measuring the thickness of the side wall of a glass container, comprising:
a light source that generates a beam of linearly polarized light;
a light beam coupler for directing a linearly polarized light beam into the side wall of the glass container at an angle that allows the light beam to enter and pass through the side wall of the glass container, while the linearly polarized light beam emits fluorescent light in the side wall of the glass container in response to the passage of a linearly polarized light beam in the side wall of the glass container;
a fluorescent light coupler for supplying a portion of the fluorescent light emitted in response to the linearly polarized light beam in the side wall of the glass container outward from the side wall of the glass container;
a camera for capturing images of the processed fluorescent light emerging from the side wall of the glass container; and
a fluorescent light analysis device that analyzes the treated fluorescent light to obtain information indicative of a thickness in a side wall of a glass container.
24. Устройство для измерения толщины боковой стенки стеклянного контейнера, содержащее:
источник светового пучка, который генерирует световой пучок;
устройство сопряжения светового пучка для направления светового пучка в боковую стенку стеклянного контейнера под углом, обеспечивающим вход светового пучка в боковую стенку стеклянного контейнера и прохождение сквозь нее, при этом световой пучок вызывает излучение флуоресцентного света в боковой стенке стеклянного контейнера в ответ на прохождение светового пучка в боковой стенке стеклянного контейнера;
устройство сопряжения флуоресцентного света для подачи части флуоресцентного света, излученного в ответ на световой пучок в боковой стенке стеклянного контейнера наружу из боковой стенки стеклянного контейнера; и
устройство обработки флуоресцентного света, которое обрабатывает флуоресцентный свет, выходящий из боковой стенки стеклянного контейнера для определения толщины боковой стенки стеклянного контейнера.
24. A device for measuring the thickness of the side wall of a glass container, comprising:
a light source that generates a light beam;
a light beam interface device for directing the light beam into the side wall of the glass container at an angle that allows the light beam to enter and pass through the glass container, the light beam emitting fluorescent light in the side wall of the glass container in response to the passage of the light beam into side wall of a glass container;
a fluorescent light coupler for supplying a portion of the fluorescent light emitted in response to the light beam in the side wall of the glass container outward from the side wall of the glass container; and
a fluorescent light processing device that processes fluorescent light exiting from a side wall of a glass container to determine a thickness of a side wall of a glass container.
25. Способ измерения толщины боковой стенки стеклянного контейнера, содержащий этапы, на которых:
направляют световой пучок в боковую стенку стеклянного контейнера под углом, обеспечивающим вход светового пучка в боковую стенку стеклянного контейнера и прохождение сквозь нее;
обнаруживают флуоресцентный свет, излучаемый в ответ на прохождение светового пучка внутри боковой стенки стеклянного контейнера, при этом флуоресцентный свет выходит из боковой стенки стеклянного контейнера, обрабатывают флуоресцентный свет, выходящий из боковой стенки стеклянного контейнера, и анализируют обработанный флуоресцентный свет, выходящий из боковой стенки стеклянного контейнера для определения толщины боковой стенки стеклянного контейнера.
25. A method for measuring the thickness of the side wall of a glass container, comprising the steps of:
directing the light beam into the side wall of the glass container at an angle that allows the light beam to enter and pass through the side wall of the glass container;
detect fluorescent light emitted in response to the passage of the light beam inside the side wall of the glass container, while the fluorescent light exits from the side wall of the glass container, process the fluorescent light coming out of the side wall of the glass container, and analyze the processed fluorescent light coming out of the side wall of the glass container container for determining the thickness of the side wall of the glass container.
RU2010132841/28A 2009-08-05 2010-08-04 Measurement of wall thickness in glass container using fluorescence RU2467283C2 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/535,828 2009-08-05
US12/535,850 2009-08-05
US12/535,828 US7876437B1 (en) 2009-08-05 2009-08-05 Glass container wall thickness measurement using fluorescence
US12/535,850 US8094293B2 (en) 2009-08-05 2009-08-05 Glass thickness measurement using fluorescence

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010132841A RU2010132841A (en) 2012-02-10
RU2467283C2 true RU2467283C2 (en) 2012-11-20

Family

ID=42734670

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010132841/28A RU2467283C2 (en) 2009-08-05 2010-08-04 Measurement of wall thickness in glass container using fluorescence

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2284481A1 (en)
JP (1) JP2011033631A (en)
RU (1) RU2467283C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2790811C2 (en) * 2018-07-24 2023-02-28 Гласстек, Инк. System and method for measuring the surface of shaped glass sheets

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2475701C1 (en) * 2011-08-31 2013-02-20 Некоммерческая организация Научно-техническое учреждение "Инженерно-технический центр" открытого акционерного общества "Ижевский мотозавод "Аксион-холдинг" (НТУ "ИТЦ") Measuring device of physical parameters of transparent objects
IT201800005143A1 (en) * 2018-05-08 2019-11-08 Method for checking an object made of transparent material and related control system
JP2024038596A (en) * 2022-09-08 2024-03-21 オムロン キリンテクノシステム株式会社 Resin molding inspection method, inspection device, and computer program used therefor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5001353A (en) * 1989-01-17 1991-03-19 Sumitomo Light Metal Industries, Ltd. Method and apparatus to measure the thickness of coating films
RU2243501C2 (en) * 1999-01-12 2004-12-27 Оуэнс-Броквэй Гласс Контейнер Инк. Method and device for measuring thickness of glass vessel wall
RU2254372C1 (en) * 2004-06-30 2005-06-20 Александров Михаил Тимофеевич Luminescence method and device for diagnosing and/or estimating state quality of biological object
US6962670B1 (en) * 2000-08-16 2005-11-08 Eastman Chemical Company Determination of layer thickness or non-uniformity of layer thickness based on fluorophore additives

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6179109A (en) * 1984-09-27 1986-04-22 Toshiba Glass Co Ltd Reflection type glass strain inspecting device
EP0320139A3 (en) * 1987-12-08 1990-08-08 Emhart Industries, Inc. Optical measurement of wall thickness of transparent articles
JPH02276903A (en) * 1989-01-17 1990-11-13 Sumitomo Light Metal Ind Ltd Method and device for on-line measurement of film
US6133999A (en) * 1998-04-10 2000-10-17 Owens-Brockway Glass Container Inc. Measuring sidewall thickness of glass containers
US5969810A (en) * 1998-05-14 1999-10-19 Owens-Brockway Glass Container Inc. Optical inspection of transparent containers using two cameras and a single light source
JP2000111317A (en) * 1998-10-06 2000-04-18 Sumitomo Metal Ind Ltd Measuring device/method for glass material thickness
JP3025268B1 (en) * 1999-05-26 2000-03-27 東洋ガラス株式会社 Glass bottle thickness measuring device
US20040102764A1 (en) * 2000-11-13 2004-05-27 Peter Balling Laser ablation
JP4413440B2 (en) * 2001-01-23 2010-02-10 株式会社メニコン Thickness measurement method for ophthalmic lens
JP3723845B2 (en) * 2002-03-26 2005-12-07 国立大学法人富山大学 Method and apparatus for measuring film thickness of organic thin film used in organic electroluminescence device
JP3968425B2 (en) * 2002-11-13 2007-08-29 独立行政法人産業技術総合研究所 Method of introducing light into optical waveguide and optical waveguide spectrometer using the same
US7800749B2 (en) * 2007-05-31 2010-09-21 Corning Incorporated Inspection technique for transparent substrates

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5001353A (en) * 1989-01-17 1991-03-19 Sumitomo Light Metal Industries, Ltd. Method and apparatus to measure the thickness of coating films
RU2243501C2 (en) * 1999-01-12 2004-12-27 Оуэнс-Броквэй Гласс Контейнер Инк. Method and device for measuring thickness of glass vessel wall
US6962670B1 (en) * 2000-08-16 2005-11-08 Eastman Chemical Company Determination of layer thickness or non-uniformity of layer thickness based on fluorophore additives
RU2254372C1 (en) * 2004-06-30 2005-06-20 Александров Михаил Тимофеевич Luminescence method and device for diagnosing and/or estimating state quality of biological object

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2790811C2 (en) * 2018-07-24 2023-02-28 Гласстек, Инк. System and method for measuring the surface of shaped glass sheets

Also Published As

Publication number Publication date
EP2284481A1 (en) 2011-02-16
RU2010132841A (en) 2012-02-10
JP2011033631A (en) 2011-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2467310C2 (en) Measurement of stresses in glass container using fluorescence
US8134695B2 (en) Glass container stress measurement using fluorescence
US7876437B1 (en) Glass container wall thickness measurement using fluorescence
RU2438116C2 (en) Installation for manufacture of sheet glass with equipment for measurement of stresses and procedure for control of device for glass drawing and hardening
CN110441309A (en) Micro- scattering polarization imaging surface defectoscopy device and measurement method
TWI384213B (en) Method and device for measuring optical anisotropy parameter
WO2014052434A1 (en) Systems and methods for measuring birefringence in glass and glass-ceramics
WO2014169516A1 (en) Detection device and detection method
US20110194101A1 (en) Supersensitization of defect inspection method
US8049871B2 (en) Glass stress measurement using fluorescence
CN108474732A (en) Measure the method independent of object space of depositing coating thickness on the curved object of high-speed mobile
RU2467283C2 (en) Measurement of wall thickness in glass container using fluorescence
CN102426093A (en) Microscopic imaging-based polymer planar waveguide optical parameter measuring apparatus
JP4663529B2 (en) Optical anisotropy parameter measuring method and measuring apparatus
CN110044931A (en) A kind of detection device on bend glass surface and internal flaw
US20200132548A1 (en) Systems and methods for characterizing high-scatter glass-based samples using light-scattering polarimetry
CN106441141A (en) Combustion detection system and combustion detection method thereof
US10837902B2 (en) Optical sensor for phase determination
US8094293B2 (en) Glass thickness measurement using fluorescence
US7230699B1 (en) Sample orientation system and method
JPH04118540A (en) Defect detection method for optical parts and device therefor
CN110514411B (en) Lens refractive index detection device and method
JP2011033631A5 (en)
JP4728830B2 (en) Optical anisotropy parameter measuring method and measuring apparatus
US11852549B2 (en) Enhanced hybrid systems and methods for characterizing stress in chemically strengthened transparent substrates

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180805